一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料，及其制备工艺，其特征在于，以橡胶粉、杨木粉、高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、碳纤维、PE蜡、KH550、聚磷酸铵、三聚氰胺、可膨胀石墨、包覆红磷、导电炭黑、丙烯酸溶液、NaOH溶液等为原料。用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液对杨木粉进行浸泡处理，改性后的木纤维在基体中的分散性好，相容性高，与基体的界面结合性能得到改善；且提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性，提高了复合材料的力学性能和耐热性。用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理后，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，相互间存在协同作用，得到复合阻燃剂，用于提高复合材料的阻燃性能。

Antistatic wood, rubber and plastic three element composite material containing conductive carbon black and preparation method thereof

The invention discloses an antistatic rubber wood containing conductive carbon black three element composite material, and its preparation process, which is characterized by rubber powder, wood powder, high density polyethylene and maleic anhydride grafted polyethylene, carbon fiber, PE wax, KH550, ammonium polyphosphate, melamine, expandable encapsulated red phosphorus, graphite, conductive carbon black, acrylic acid solution, NaOH solution as raw materials. For soaking the poplar powder with acrylic acid solution, KH550/ ethanol solution, modified wood fiber after dispersion in the matrix, high compatibility, and matrix interfacial bonding properties are improved; and improve the tensile strength, bending strength, impact toughness, improve mechanical properties and heat resistance composite materials. The ammonium polyphosphate was modified with melamine, and expandable graphite, encapsulated red phosphorus mixed ball milling, the synergistic effect between composite flame retardant, used to improve the flame retardant properties of composite materials.

【技术实现步骤摘要】
一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料，及其制备工艺。
技术介绍
木塑复合材料是以农业废弃物为主要原料，减少了植物秸杆和废旧塑料焚烧对环境造成的污染，具有环境友好性和可持续性的优点，广泛应用于建筑材料、家具、包装运输等行业。木塑复合材料的研究和应用对寻求木材替代材料具有重要意义。杜凤在其硕士学位论文《碳纤维增强木纤维/聚乙烯复合材料的制备及性能硏究》中，分别使用短切碳纤维、连续长碳纤维代替木塑复合材料中部分木纤维，研究了碳纤维添加量、碳纤维表面处理、碳布木塑板组合工艺结构以及不同的加工工艺对复合材料力学性能和其他性能的影响。但是存在力学性能、冲击性能、阻燃性能不足。本专利技术先将杨木粉研磨粉碎、过筛、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡处理，过滤、水洗、干燥后得到改性木纤维，改性后的木纤维在基体中的分散性好，相容性高，与基体的界面结合性能得到改善；且提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性，提高了复合材料的综合性能和耐热性。用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理后，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，相互间存在协同作用，得到复合阻燃剂，用于提高复合材料的阻燃性能。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料及其制备工艺，依照该工艺制备的复合材料力学性能好，且具有良好的阻燃性能、抗静电性能。本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：橡胶粉50-60，杨木粉40-50，高密度聚乙烯30-40，马来酸酐接枝聚乙烯3-6，碳纤维2-5，PE蜡2-3，聚磷酸铵6-9，三聚氰胺5-7，可膨胀石墨4-6，包覆红磷2-4，导电炭黑7-11，KH550、丙烯酸溶液、NaOH溶液、乙醇、乙二醇、蒸馏水适量。一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料，其特征在于，按以下步骤进行：a.将橡胶粉研磨粉碎，过60-100目筛，置于200-500W的微波下处理5-10min后，再1:10-20加入NaOH溶液中浸泡处理1-2h，抽滤、水洗至中性，90-100℃下干燥2-4h，待用；b.将杨木粉研磨粉碎，过20-40目筛后，放入鼓风干燥箱中于100-120℃干燥2-4h，1:10-20加入丙烯酸溶液中，浸泡处理1-3h后，过滤，再1:10-15加入KH550/乙醇溶液中，浸泡处理2-3h，过滤、水洗3-5次，于80-90℃烘箱中干燥3-6h，得改性木纤维；c.将a、b中所得物料与碳纤维、马来酸酐接枝聚乙烯机械搅拌混合1-2h，再与高密度聚乙烯混合加入高速混合机中，1:2-3投入PE蜡、KH550，在70-80℃下搅拌1-2h，混合均匀，待用；d.将聚磷酸铵、三聚氰胺放入反应釜中，升温至240-260℃反应3-4h后，过滤、乙二醇洗涤3-5次，在100-120℃下真空烘干，得活化改性聚磷酸铵，将其与可膨胀石墨、包覆红磷混合，研磨粉碎过100-200目筛，待用；e.将导电炭黑在100-110℃下烘干5-8h，1:5:10-20与KH550、乙醇混合，于60-70℃恒温水浴搅拌1-2h后，抽滤、水洗3-5次，产物在100-120℃烘箱中烘干后得改性导电炭黑，将其与c、d中所得物料倒入喂料斗，用双螺杆挤出机于150-175℃熔融挤出造粒，注塑成型，得木橡塑三元复合材料。其中，步骤a中NaOH溶液浓度为1-3%；步骤b中丙烯酸溶液浓度为0.1-0.3mol/L；步骤b中所述KH550/乙醇溶液是将3-5份的KH5501:5:90-100溶解于蒸馏水、乙醇中，并将溶液pH调节为3-5。本专利技术的反应机理如下：（1）先将杨木粉研磨粉碎、过筛、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡处理，过滤、水洗、干燥后得到改性木纤维，改性后的木纤维在基体中的分散性好，相容性高，与基体的界面结合性能得到改善；且提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性，提高了复合材料的综合性能和耐热性。（2）用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理后，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，相互间存在协同作用，得到复合阻燃剂，用于提高复合材料的阻燃性能。（3）杨木粉为增强相，橡胶粉为弹性相，塑料基体为胶黏剂，采用熔融挤出-注塑成型的方法制备了三元复合材料，经过微波改性、硅烷偶联剂处理的橡胶粉，表面的羟基数量增多，极性增强，橡胶粉的加入，改善了材料的冲击强度，橡胶粉与杨木粉具有互补性，提高了复合材料的力学性能、耐老化性。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料，由下述重量份(g)的原料制得：橡胶粉50，杨木粉40，高密度聚乙烯30，马来酸酐接枝聚乙烯6，碳纤维5，PE蜡3，聚磷酸铵9，三聚氰胺7，可膨胀石墨6，包覆红磷4，导电炭黑11，KH550、丙烯酸溶液、NaOH溶液、乙醇、乙二醇、蒸馏水适量。一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料，其特征在于，按以下步骤进行：a.将橡胶粉研磨粉碎，过60-100目筛，置于200-500W的微波下处理5-10min后，再1:10-20加入NaOH溶液中浸泡处理1-2h，抽滤、水洗至中性，90-100℃下干燥2-4h，待用；b.将杨木粉研磨粉碎，过40目筛后，放入鼓风干燥箱中于100-120℃干燥3h，1:20加入丙烯酸溶液中，浸泡处理2h后，过滤，再1:15加入KH550/乙醇溶液中，浸泡处理3h，过滤、水洗3次，于80-90℃烘箱中干燥4h，得改性木纤维；c.将a、b中所得物料与碳纤维、马来酸酐接枝聚乙烯机械搅拌混合1h，再与高密度聚乙烯、剩余份的KH550、PE蜡加入高速混合机中，在70-80℃下搅拌1h，混合均匀，待用；d.将聚磷酸铵、三聚氰胺放入反应釜中，升温至240-260℃反应3h后，过滤、乙二醇洗涤3次，在100-120℃下真空烘干，得活化改性聚磷酸铵，将其与可膨胀石墨、包覆红磷混合，研磨粉碎过100目筛，待用；e.将导电炭黑在100-110℃下烘干5h，1:5:20与KH550、乙醇混合，于60-70℃恒温水浴搅拌2h后，抽滤、水洗3次，产物在110-120℃烘箱中烘干后得改性导电炭黑，将其与c、d中所得物料倒入喂料斗，用双螺杆挤出机于160-170℃熔融挤出造粒，注塑成型，得木橡塑三元复合材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料的制备方法，其特征在于：先将橡胶粉研磨粉碎，再用微波、碱液处理；将杨木粉研磨粉碎、过筛、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡处理，过滤、水洗、干燥后得到改性木纤维；将改性橡胶粉、木纤维与碳纤维、马来酸酐接枝聚乙烯采用机械搅拌的方法预混合，再与高密度聚乙烯、KH550、PE蜡投入高速混合机中，进行二次共混；用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，得到复合阻燃剂；将导电炭黑烘干后用KH550/乙醇改性，将其与复合阻燃剂、共混料用双螺杆挤出机熔融挤出造粒，注塑成型，得木橡塑三元复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料的制备方法，其特征在于：先将橡胶粉研磨粉碎，再用微波、碱液处理；将杨木粉研磨粉碎、过筛、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡处理，过滤、水洗、干燥后得到改性木纤维；将改性橡胶粉、木纤维与碳纤维、马来酸酐接枝聚乙烯采用机械搅拌的方法预混合，再与高密度聚乙烯、KH550、PE蜡投入高速混合机中，进行二次共混；用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，得到复合阻燃剂；将导电炭黑烘干后用KH550/乙醇改性，将其与复合阻燃剂、共混料用双螺杆挤出机熔融挤出造粒，注塑成型，得木橡塑三元复合材料。2.一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料，其特征在于，由下述重量份的原料制得：橡胶粉50-60，杨木粉40-50，高密度聚乙烯30-40，马来酸酐接枝聚乙烯3-6，碳纤维2-5，PE蜡2-3，聚磷酸铵6-9，三聚氰胺5-7，可膨胀石墨4-6，包覆红磷2-4，导电炭黑7-11，KH550、丙烯酸溶液、NaOH溶液、乙醇、乙二醇、蒸馏水适量。3.根据权利要求2所述的一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：a.将橡胶粉研磨粉碎，过60-100目筛，置于200-500W的微波下处理5-10min后，再1:10-20加入NaOH溶液中浸泡处理1-2h，抽滤、水洗至中性，90-100℃下干燥2-4h，待用；b.将杨木粉研磨粉碎，过20-40目筛后，放入鼓风干燥箱中于100-...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洪杰，周楠，孙兴平，于洋，周煜，
申请(专利权)人：阜阳市金木工艺品有限公司，上海葵普科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34