一种石墨烯改性的阻燃型竹塑材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯改性的阻燃型竹塑材料、制备方法及其应用，属于3D打印用材料制备技术领域，所述石墨烯改性的阻燃型竹塑材料包括以下原料：废弃塑料、竹粉、聚乳酸、二聚磷酸钠、丙烯酸硬脂酸酯、石墨烯、表面活性剂、调节剂、发生剂、交联剂、催化剂、增塑剂、分散剂、增粘剂、固化剂、抗氧剂、热稳定剂、抗老剂、阻燃剂、抑烟剂，所述石墨烯改性的阻燃型竹塑材料是经过清洗、烘干、粉碎、活化、混合、挤压等步骤制成的。本发明专利技术的石墨烯改性的阻燃型竹塑材料阻燃效果好，抗冲击能力强，韧性强，是一种性能优的阻燃石墨烯改性竹塑材料，可推广应用，有显著的经济和社会效益。

Graphene modified flame retardant type bamboo plastic material, preparation method and application thereof

The present invention discloses a flame retardant type graphene modified bamboo plastic material, preparation method and application thereof, belonging to the technical field of the preparation of 3D printing materials, the graphene modified flame retardant of bamboo plastic material comprises the following raw materials of waste plastics, bamboo powder, polylactic acid, poly acrylic acid, two sodium phosphate stearate, graphene, surfactant, regulator, generating agent, crosslinking agent, catalyst, plasticizer, dispersing agent, thickening agent, curing agent, heat stabilizer, antioxidant, anti-aging agent, flame retardant and smoke suppressant, the graphene modified flame retardant of bamboo plastic material is made by cleaning, drying, crushing, mixing, extrusion, activation and so on. The invention of the graphene modified flame retardant of bamboo plastic materials with good flame retardant effect, strong impact resistance, strong toughness, flame retardant is a high-performance graphene modified bamboo plastic material, can be widely used, has obvious economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性的阻燃型竹塑材料、制备方法及其应用
本专利技术属于3D打印用材料制备
，具体涉及一种石墨烯改性的阻燃型竹塑材料、制备方法及其应用。
技术介绍
3D打印又称为快速成型技术，也称为增材制造技术，是一种不需要传统刀具、夹具和机床，而是以数字模型文件为基础，使用金属粉末或塑料等具有黏合性的材料逐层打印来制造任意形状物品的技术。3D打印机可以制造的物品很多，如飞机、手枪，再如食物、人体器官、儿童玩具等。3D打印技术是最近20年来世界制造
的一次重大突破。是机械工程、计算机技术、数控技术、材料科学等多学科技术的集成。3D打印最难最核心的技术是打印材料的开发。因此开发更为多样多功能的3D打印材料成为未来研究与应用的热点与关键。本专利技术的3D打印材料是一种新材料，兼具竹材和塑料的性能，为3D打印提供了更多的材料方面的选择。聚丙烯具有无毒、无味，力学性能好，易加工，耐腐蚀，熔融温度较低，流动性好，冷却速度快，透明易染色等优点都符合3D打印技术对聚合物材料的要求，且聚丙烯原料来源广、价格低；竹材纤维/聚丙烯复合材料使得其兼具竹材和塑料的双重特性，竹材纤维的加入进一步降低了聚丙烯的冷凝收缩率，且打印出来的物品具有竹质感，更具亲近感。2004年英国曼彻斯顿大学的Geim和Novoselov通过胶带剥离高定向石墨获得了独立存在的二维石墨烯(Gra-phene，GN)晶体以来，石墨烯已经成为材料科学领域极受关注的研究热点之一。石墨烯，实际上就是单原子层的石墨，它拥有独特的二维结构和优异的力学、热力学、光学和电学性能。石墨烯是目前世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，至吸收2.3％的光，导热系数高达5300W/m·k，高于碳纳米管和金刚石。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，具有强度高，比表面积大，高化学反应活性，高填充性的特点。目前植物纤维/聚丙烯复合材料作为3D打印材料的文献很少。中国专利公开号为102276920A公开了一种聚丙烯复合材料，采用玻璃纤维、增韧剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂对聚丙烯进行改性，改性后的聚丙烯复合材料的械强度较高且抗蠕变性能较好。但其对聚丙烯复合材料的亲和性和热变形温度改性少，不能很好地满足打印需求。中国专利公开号为101781472A公开了一种植物纤维复合材料的制程，其添加偶合剂成混合材料，以高马力混练机将混合材料均匀混合，添加滑剂以混合成胶粒并制出复合材料成品其采用，改性后的材料有重量减轻、不易热变形、热收缩力小的特性。但其亲和性并不高，不能很好地满足3D打印需求。单一的性能提升并不能满足3D打印技术对植物纤维/聚丙烯复合材料的性能需求，急需一种新的植物纤维/聚丙烯复合材料在3D打印技术中广泛地应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种石墨烯改性的阻燃型竹塑材料、制备方法及其应用，以解决现有植物纤维/聚丙烯复合材料热变形温度改性低、力学性能和阻燃效果差等问题。本专利技术的石墨烯改性的阻燃型竹塑材料阻燃效果好，抗冲击能力强，韧性强，是一种性能优的阻燃石墨烯改性竹塑材料，可推广应用，有显著的经济和社会效益。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种石墨烯改性的阻燃型竹塑材料，以重量份为单位，包括以下原料：废弃塑料165-224份、竹粉100-153份、聚乳酸40-54份、二聚磷酸钠30-42份、丙烯酸硬脂酸酯24-30份、石墨烯2-4份、表面活性剂1-1.6份、调节剂0.4-0.8份、发生剂0.3-0.5份、交联剂0.5-0.8份、催化剂0.3-0.5份、增塑剂0.4-0.7份、分散剂0.3-0.5份、增粘剂0.3-0.4份、固化剂1-2份、抗氧剂0.2-0.4份、热稳定剂0.2-0.4份、抗老剂0.8-1.5份、阻燃剂1.3-1.8份、抑烟剂1-1.5份；所述表面活性剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物；所述调节剂为ACR；所述发生剂为气溶胶发生剂；所述交联剂为交联剂SAC-100；所述阻燃剂以重量份为单位，包括以下原料：乙二醇乙醚醋酸酯60-68份、辛酸癸酸甘油三酯25-28份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵22-24份、聚氧化丙烯三醇18-22份、尿素14-16份、氧化铝10-12份、三氧化二锑9-11份、氧化铅7-10份、膨润土8-12份、渗透剂1-2份；所述抑烟剂以重量份为单位，包括以下原料：三丁基氧化锡32-42份、氢氧化铅16-21份、硅藻土12-20份、氢氧化铝8-10份、八钼酸铵4-6份、硬脂酸1.5-2份。优选地，所述催化剂为五氧化二钒。优选地，所述增塑剂为柠檬酸酯。优选地，所述分散剂为分散剂MF。优选地，所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷。优选地，所述固化剂为环氧类树脂固化剂。优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1098。优选地，所述热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅。优选地，所述抗老剂为巴斯夫UV-234抗老剂。本专利技术还提供一种石墨烯改性的阻燃型竹塑材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将废弃塑料清洗后烘干至含水量≤0.8％，接着粉碎后过200-300目筛子，制得塑料粉末；S2：向步骤S1制得的塑料粉末中加入表面活性剂，在温度为70-74℃，转速为150-180r/min下活化1.2-1.8h，制得活化塑料粉末；S3：将石墨烯粉碎，过200-300目筛子，制得粉末，所得粉末在磁场强度为7000-8200GS，超声波功率为520-650W，温度为52-56℃，转速为200-300r/min下，搅拌42-55min，制得石墨烯能量粉末；S4：在氮气保护下，向步骤S2制得的活化塑料粉末中加入步骤S3制得的石墨烯能量粉末、竹粉、聚乳酸、二聚磷酸钠、丙烯酸硬脂酸酯、调节剂、发生剂、交联剂、催化剂、增塑剂、分散剂、增粘剂，在微波功率为260-270W，温度为132-140℃，转速为200-400r/min下搅拌3-4h，制得混合物Ⅰ；S5：向步骤S4制得的混合物Ⅰ中加入固化剂、抗氧剂、热稳定剂、抗老剂、阻燃剂、抑烟剂，在温度为72-75℃，转速为100-200r/min下搅拌1.8-2.2h，制得混合物Ⅱ；所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：(a)将壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵、水320-400份加入微波反应器中，在搅拌转速为300-500r/min下搅拌8-12min，制得混合物A；(b)向步骤a制得的混合物A中加入乙二醇乙醚醋酸酯、辛酸癸酸甘油三酯、聚氧化丙烯三醇、尿素、氧化铝、三氧化二锑、氧化铅、膨润土、渗透剂，在搅拌转速为200-400r/min，微波功率为350-400W，温度为92-96℃下搅拌1.3-1.8h，制得混合物B，所述渗透剂为渗透剂JFC；(c)将步骤b制得的混合物B冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为4000-5000r/min下离心干燥至含水量≤1％，制得阻燃剂；所述抑烟剂的制备方法，包括以下步骤：(A)将三丁基氧化锡、氢氧化铅、硅藻土、氢氧化铝、八钼酸铵、硬脂酸混合，在搅拌转速为300-400r/min，微波功率为200-250W，温度为110-120℃下搅拌1-1.5h，制得混合物C；(B)将步骤A制得的混合物C冷却至室温后，将沉淀物过滤，在转速为4000-5000r/min下离心干燥至含水量≤1％，制得抑烟剂；S6：将步骤S5制得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯改性的阻燃型竹塑材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：废弃塑料165‑224份、竹粉100‑153份、聚乳酸40‑54份、二聚磷酸钠30‑42份、丙烯酸硬脂酸酯24‑30份、石墨烯2‑4份、表面活性剂1‑1.6份、调节剂0.4‑0.8份、发生剂0.3‑0.5份、交联剂0.5‑0.8份、催化剂0.3‑0.5份、增塑剂0.4‑0.7份、分散剂0.3‑0.5份、增粘剂0.3‑0.4份、固化剂1‑2份、抗氧剂0.2‑0.4份、热稳定剂0.2‑0.4份、抗老剂0.8‑1.5份、阻燃剂1.3‑1.8份、抑烟剂1‑1.5份；所述表面活性剂为聚氧乙烯‑聚氧丙烯共聚物；所述调节剂为ACR；所述发生剂为气溶胶发生剂；所述交联剂为交联剂SAC‑100；所述催化剂为五氧化二钒；所述增塑剂为柠檬酸酯；所述分散剂为分散剂MF；所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷；所述固化剂为环氧类树脂固化剂；所述抗氧剂为抗氧剂1098；所述热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅；所述抗老剂为巴斯夫UV‑234抗老剂；所述阻燃剂以重量份为单位，包括以下原料：乙二醇乙醚醋酸酯60‑68份、辛酸癸酸甘油三酯25‑28份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵22‑24份、聚氧化丙烯三醇18‑22份、尿素14‑16份、氧化铝10‑12份、三氧化二锑9‑11份、氧化铅7‑10份、膨润土8‑12份、渗透剂1‑2份；所述抑烟剂以重量份为单位，包括以下原料：三丁基氧化锡32‑42份、氢氧化铅16‑21份、硅藻土12‑20份、氢氧化铝8‑10份、八钼酸铵4‑6份、硬脂酸1.5‑2份。...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性的阻燃型竹塑材料，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：废弃塑料165-224份、竹粉100-153份、聚乳酸40-54份、二聚磷酸钠30-42份、丙烯酸硬脂酸酯24-30份、石墨烯2-4份、表面活性剂1-1.6份、调节剂0.4-0.8份、发生剂0.3-0.5份、交联剂0.5-0.8份、催化剂0.3-0.5份、增塑剂0.4-0.7份、分散剂0.3-0.5份、增粘剂0.3-0.4份、固化剂1-2份、抗氧剂0.2-0.4份、热稳定剂0.2-0.4份、抗老剂0.8-1.5份、阻燃剂1.3-1.8份、抑烟剂1-1.5份；所述表面活性剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物；所述调节剂为ACR；所述发生剂为气溶胶发生剂；所述交联剂为交联剂SAC-100；所述催化剂为五氧化二钒；所述增塑剂为柠檬酸酯；所述分散剂为分散剂MF；所述增粘剂为丁基三甲氧基硅烷；所述固化剂为环氧类树脂固化剂；所述抗氧剂为抗氧剂1098；所述热稳定剂为二盐基邻苯二甲酸铅；所述抗老剂为巴斯夫UV-234抗老剂；所述阻燃剂以重量份为单位，包括以下原料：乙二醇乙醚醋酸酯60-68份、辛酸癸酸甘油三酯25-28份、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵22-24份、聚氧化丙烯三醇18-22份、尿素14-16份、氧化铝10-12份、三氧化二锑9-11份、氧化铅7-10份、膨润土8-12份、渗透剂1-2份；所述抑烟剂以重量份为单位，包括以下原料：三丁基氧化锡32-42份、氢氧化铅16-21份、硅藻土12-20份、氢氧化铝8-10份、八钼酸铵4-6份、硬脂酸1.5-2份。2.一种根据权利要求1所述的石墨烯改性的阻燃型竹塑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将废弃塑料清洗后烘干至含水量≤0.8％，接着粉碎后过200-300目筛子，制得塑料粉末；S2：向步骤S1制得的塑料粉末中加入表面活性剂，在温度为70-74℃，转速为150-180r/min下活化1.2-1.8h，制得活化塑料粉末；S3：将石墨烯粉碎，过200-300目筛子，制得粉末，所得粉末在磁场强度为7000-8200GS，超声波功率为520-650W，温度为52-56℃，转速为200-300r/min下，搅拌42...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯可发，
申请(专利权)人：广西丰达三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45