一种蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子复合材料加工领域，具体涉及一种蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料及其制备方法。所述制备方法为：杨木粉20～40份、蛭石粉10～20份、聚丙烯50～70份、相容剂5～10份、偶联剂2～3份、改性AC发泡剂1～2份、阻燃剂10～15份、发泡调节剂3～5份、润滑剂3份、滑石粉2份、抗氧剂1份；将杨木粉碱化预处理，原料高速混合制成预混料；加入双螺杆挤出机熔融挤出；再加入注射机中加工成型得到复合材料。本发明专利技术通过对杨木粉进行碱化预处理和加入偶联剂、相容剂的方法改善杨木粉与聚丙烯的界面相容性；加入蛭石粉替代部分木粉，增加了复合材料耐磨性能且减小了密度，提高了复合材料的弯曲强度、冲击强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子复合材料加工领域，具体涉及一种蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料及其制备方法。
技术介绍
木塑复合材料是指经过预处理的植物纤维粉末与树脂复合得到的一种介于木材和塑料之间的新型材料，它既保留了木质的外观和像木材一样可接受二次加工的特性，又拥有了聚丙烯的热塑性，同时，其尺寸稳定性比木材好，具有不怕虫蛀、吸水性低、可重复利用等优点。因此其代替木材和树脂在包装、建筑、装饰、汽车、环境保护等领域都备受关注。但是，由于亲水性的木纤维与疏水性的塑料制件粘结力小，导致木塑制品的力学性能比纯塑料差，而木纤维在加工过程中被压缩致密使得木塑制品的密度一般比较高，且泡孔分布不均匀，熔体流动性差。聚丙烯木塑复合材料(PP-WPC)作为木材的替代品在室外使用时，易受气候的影响出现尺寸不稳定的现象。例如，当温度发生变化时，材料会出现热胀冷缩的现象，当下雨时，材料会因吸水而出现膨胀变形现象。对于高木粉含量的PP-WPC，如果植物纤维表面处理不好，更易导致吸水膨胀变形的后果，因此，需要通过设计新配方和新工艺来解决这一问题，以制备出尺寸稳定性高(线性热膨胀系数小、吸水膨胀率低)的聚丙烯木塑复合材料。现有技术中于木粉表面存在很多羟基，具有很强的极性，亲水性很强，因此木粉与非极性的PP难以相容，如果直接混合制得的PP-WPC的力学性能将很差，又大多采用加入相容剂以改善木粉和PP的界面相容性的方法，成本高，效果差。而木纤维在加工过程中被压缩致密使得木塑制品的密度一般比较高，且泡孔分布不均匀，熔体流动性差。由于近些年自然资源的过度开发使得木材价格上涨，高木粉添加量使得模塑复合板材成本增加，且木粉与PP都属于易燃物，木塑复合材料极易燃烧，并且燃烧过程中会产生浓烟，在日常使用过程中极易引发火灾并造成重大的人身财产损失。未经发泡的PP木塑密度大，力学性能差，不易加工，同时美观度和实用性不足，且在室外运用过程中易老化，不耐磨等缺点。这些缺点都极大限制了木塑复合材料制品的应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，目的在于提供一种蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料及其制备方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)木粉碱化预处理：将杨木粉在室温下浸泡于NaOH溶液中进行碱化预处理，随后水洗至中性、干燥，得到的杨木粉备用；(2)各原料组分按重量份数计为:步骤(1)所得杨木粉20～40份、蛭石粉10～20份、聚丙烯50～70份、相容剂5～10份、偶联剂2～3份、改性AC发泡剂1～2份、阻燃剂10～15份、发泡调节剂3～5份、润滑剂3份、滑石粉2份、抗氧剂1份，将各原料组分置于高速混合机中高速混合制成预混料；(3)阻燃聚丙烯木塑发泡复合材料母粒的制备：将步骤(2)所得预混料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经冷却、造粒后得到阻燃聚丙烯木塑发泡复合材料母粒；(4)阻燃聚丙烯木塑发泡复合材料的制备：将阻燃聚丙烯木塑发泡复合材料母粒加入注射机中，使用对应模具制备所需形状的蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料。上述方案中，步骤(1)所述NaOH溶液的质量浓度为5％，碱化预处理的时间为24h。上述方案中，步骤(2)所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。上述方案中，步骤(2)所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。上述方案中，步骤(2)所述改性AC发泡剂的改性剂为氧化锌，所述改性AC发泡剂是由改性剂氧化锌和AC发泡剂混合制备得到。上述方案中，步骤(2)所述阻燃剂为反应型环保P、N、Br复合体系阻燃剂FR8000。上述方案中，步骤(2)所述发泡调节剂为苯乙烯-丙烯酸酯类三元共聚物(St-ACR)，是由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯及苯乙烯单体经过多段乳液聚合反应制备得到，是一种具有多层结构的超高分子量聚合物。上述方案中，步骤(2)所述润滑剂为硬脂酸和液体石蜡。上述方案中，步骤(2)所述抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚。上述方案中，步骤(2)所述高速混合的转速为900～1100转/分钟，混合时间为5min。上述方案中，步骤(3)所述双螺杆挤出机各区的温度为T1＝190℃，T2＝195℃，T3＝195℃，T4＝195℃，T模＝200℃，挤出速度0.6m/min。上述方案中，步骤(4)所述注射机的成型加工温度为185～195℃。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术对木粉进行碱化预处理，还加入了偶联剂、相容剂，极大地改善了木纤维与聚丙烯的界面相容性，使木塑复合材料的吸水率降低并提高了木塑复合材料的力学性能；(2)本专利技术加入无机蛭石粉充当填料和阻燃协效剂，适量无机蛭石粉的加入可以提高木塑复合材料的弯曲性能和冲击性能，而且蛭石粉具有优良的热稳定性及尺寸稳定性,同时还具有隔热、阻燃、吸声、高耐磨等特殊性能；蛭石粉作为无机填料比木粉密度更小且价廉，用于木塑复合材料中可以进一步降低复合材料的密度和吸水率，同时还能提高复合材料的阻燃性能和抗摩擦能力；(3)本专利技术通过加入纳米氧化剂对AC发泡剂进行改性，降低AC发泡剂的分解温度，使得发泡剂的分解温度低于200℃，避免过高的加工温度使木粉糊化以及产生能源浪费；同时还加入聚丙烯酸酯类发泡调节剂，对发泡孔径和密度进行调节，优化了复合材料的发泡效果和熔体强度，增强应力传递，使得复合材料的机械性能和加工性能得到增强，木塑复合材料具有良好的泡孔结构，可以钝化裂纹尖端，阻止裂纹的扩展，从而有效地克服一般木塑复合材料脆性大、延展性和抗冲击应力低的缺点，并且降低了材料的密度，不仅节省原料，而且隔音、隔热性能也较好，具有更精确的外观尺寸，表面性能更加出众，而且更具有木质感；(4)本专利技术通过加入FR8000高效阻燃剂，与添加的无机蛭石粉形成协效阻燃效应，可以在降低阻燃剂添加量的同时，提升复合材料的阻燃效果。附图说明图1为本专利技术制备得到的蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料的显微SEM图。图2为为本专利技术制备得到的蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料显微SEM图。图3为实施例3、4、7制备得到的蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料的TGA图。图4为实施例3、4、7制备得到的蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料的DTG图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中，所述发泡调节剂为苯乙烯-丙烯酸酯类三元共聚物(St-ACR)，是由甲基丙烯酸甲酯、丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）木粉碱化预处理：将杨木粉在室温下浸泡于NaOH溶液中进行碱化预处理，随后水洗至中性、干燥后，得到的杨木粉备用；（2）各原料组分按重量份数计为: 步骤（1）所得杨木粉20~40份、蛭石粉10~20份、聚丙烯 50~70份、相容剂5~10份、偶联剂2~3份、改性AC发泡剂1~2份、阻燃剂 10~15份、发泡调节剂3~5份、润滑剂3份、滑石粉2份、抗氧剂1份，将各原料组分置于高速混合机中高速混合制成预混料；（3）阻燃聚丙烯木塑发泡复合材料母粒的制备：将步骤（2）所得预混料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经冷却、造粒后得到阻燃聚丙烯木塑发泡复合材料母粒；（4）阻燃聚丙烯木塑发泡复合材料的制备：将阻燃聚丙烯木塑发泡复合材料母粒加入注射机中，使用对应模具制备所需形状的蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）木粉碱化预处理：将杨木粉在室温下浸泡于NaOH溶液中进行碱化预处理，随后水洗至中性、干燥后，得到的杨木粉备用；
（2）各原料组分按重量份数计为:步骤（1）所得杨木粉20~40份、蛭石粉10~20份、聚丙烯50~70份、相容剂5~10份、偶联剂2~3份、改性AC发泡剂1~2份、阻燃剂10~15份、发泡调节剂3~5份、润滑剂3份、滑石粉2份、抗氧剂1份，将各原料组分置于高速混合机中高速混合制成预混料；
（3）阻燃聚丙烯木塑发泡复合材料母粒的制备：将步骤（2）所得预混料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出料经冷却、造粒后得到阻燃聚丙烯木塑发泡复合材料母粒；
（4）阻燃聚丙烯木塑发泡复合材料的制备：将阻燃聚丙烯木塑发泡复合材料母粒加入注射机中，使用对应模具制备所需形状的蛭石粉改性聚丙烯木塑阻燃发泡复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述NaOH溶液的质量浓度为5%，碱化预处理的时间为24h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述相容剂为马来酸酐接枝聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：高山俊，续云昊，杨黎，沈春晖，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42