一种协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料制备技术领域，公开了一种纳米石墨烯和聚磷酸铵协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法。解决现有以聚磷酸铵为阻燃剂的木粉/聚丙烯木塑复合材料相容性差、力学性能低、阻燃性差、耐热性差的问题。木塑复合材料由改性木粉、聚丙烯、MA‑g‑PP、纳米石墨烯、聚磷酸铵、润滑剂和其它助剂组成。制备方法：一、称取原料；二、原料混合处理得到预混料；三、预混料进行熔融混炼制得木塑复合材料熔体；四、熔体通过模压或热压成型即得协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料。本发明专利技术大幅度降低了聚磷酸铵的用量，并且改进了木塑复合材料的阻燃性能、物理机械性能及耐热性能；工艺简单。

【技术实现步骤摘要】
一种协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法
本专利技术属于复合材料制备
，尤其涉及一种协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法。
技术介绍
木塑复合材料是最具潜力的一种新型的通用复合材料，它是由一种大量可再生的且价格低廉的木粉或木纤维和聚合物树脂复合而成的。它的开发对保护森林资源和生态环境，充分利用回收废旧塑料，消除白色污染具有显著的经济和社会效益。然而其缺陷之处在于木粉和热塑性塑料都具有易燃的特点，因此二者复合制备的木塑复合材料也属于易燃材料，直接应用于室内存在一定的安全隐患，这大大限制了它的应用领域。卤系阻燃剂虽然阻燃效果较好，但由于其阻燃过程中释放出有毒和腐蚀性烟气，对环境和人类的危害不容忽视，因而发展无卤阻燃技术成为阻燃研究领域的热点之一。在低烟、无卤的磷系阻燃剂中，聚磷酸铵(简写为APP)因其含磷、含氮量高，磷-氮可发挥协同阻燃效应，阻燃效果优越，毒性低，使用安全并且克服了含卤阻燃剂本身烟雾大、释放的气体有毒和燃烧多熔滴的缺陷而得到广泛应用。然而由于APP为高极性聚合物，易吸潮，在木塑复合材料中的分散性和结合性不好，所以加入APP后，复合材料的力学性能下降明显；另一方面，APP对木塑复合材料进行阻燃，添加量高，阻燃性差，对木塑复合材料加工也有一定影响。纳米石墨烯是一种新型二维纳米材料，作为阻燃剂具有阻燃效率高、环保、不降低力学性能等优点。在聚磷酸铵中加入纳米石墨烯，可大大降低聚磷酸铵的用量，且纳米石墨烯和聚磷酸铵具有协同效应，两者并用可更大程度上提高材料的阻燃性能，并且使材料的力学性能和耐热性提高。综上，现有技术存在的问题是：以聚磷酸铵为阻燃剂的木粉/聚丙烯木塑复合材料的相容性差、力学性能低、阻燃性差、耐热性差等。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法。本专利技术是这样实现的，一种协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料，所述协效阻燃木塑复合材料按照重量份数由改性木粉30份-60份、聚丙烯40份-70份、MA-g-PP3份-6份，纳米石墨烯2份-6份、聚磷酸铵8份-12份、润滑剂1份-2份和其它助剂1份-2份组成。进一步，所述改性木粉由木粉4份-8份、苯乙烯8份-16份和过氧化二叔丁基0.5份-2份制成；所述MA-g-PP由聚丙烯断链50份-100份、马来酸酐20份-40份、过氧化二异丙苯0.5份-3份、阻交联剂0.1份-1份经熔融接枝，挤出，切粒制得；所述纳米石墨烯是由天然鳞片石墨经超声、水洗、干燥、高温还原制得；所述润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸钡、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种；所述其它助剂包括抗氧剂、增塑剂；其中抗氧剂由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或硫代二丙酸双月桂酯；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯。本专利技术的另一目的在于提供一种所述协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料的制备方法，所述协效阻燃木塑复合材料的制备方法包括以下步骤：步骤一，按照重量份数称取改性木粉30份-60份、聚丙烯40份-70份、MA-g-PP3份-6份、纳米石墨烯2份-6份、聚磷酸铵份8份-12份、润滑剂1份-2份和其它助剂1份-2份；其中，改性木粉由木粉4份-8份、苯乙烯8份-16份和过氧化二叔丁基0.5份-2份制成；步骤二，将步骤一称取的原料置于搅拌控温机中，温度120℃-140℃条件下搅拌2min-4min，至各物料含水率为3％，将温度降至40℃-50℃，得预混料；步骤三，将步骤二的预混料输入喂料器中，以5r/min的喂料转速加入转矩流变仪，于温度165℃-190℃条件下熔融混炼15min-20min，得到木塑复合材料熔体；步骤四，木塑复合材料熔体通过模压或热压成型，冷却至室温，静置，即得到协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料。进一步，所述步骤一中改性木粉的制备方法为：将木粉4份-8份、苯乙烯8份-16份和过氧化二叔丁基0.5份-2份混合均匀，氮气保护，室温下震荡反应即得到改性木粉，磁子转速60r/min-100r/min，反应时间46h-48h。进一步，所述步骤三中扭矩流变仪各区温度为180℃、190℃、190℃，转子转速为60r/min。进一步，所述步骤四中热压或模压成型时将木塑复合材料熔体置于平板硫化机上热压成板材，上下压板的温度均为165℃，压制时间10分钟。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料制造的门窗。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料制造的地板。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料制造的家具材料。本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料制造的汽车材料。与现有技术相比，本专利技术具有如下的显著优点：1.本专利技术以纳米石墨烯和聚磷酸铵协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料，在聚磷酸铵较小添加量下，纳米石墨烯和聚磷酸铵的协同效应，即可大幅度提高木塑复合材料的阻燃性能、物理机械性能和耐热性能，使该新材料在各项性能方面都优于现有的阻燃型木粉/聚丙烯复合材料。2.本专利技术以实验室自制的MA-g-PP为相容剂，断链PP分子量适中，熔融流动性好，能先于塑料基体润湿聚磷酸铵之前，相容剂已充分润湿聚磷酸铵及纳米石墨烯，提升二者在复合材料中的分散能力和结合能力，从而提高了复合材料的力学性能。3.本专利技术的复合材料制备方法，将搅拌控温器、喂料器及转矩流变仪腔体组合成一套完整的设备，保证了加工过程中的连续性，避免中间过程原料的损失。4.本专利技术的以纳米石墨烯和聚磷酸铵协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料，其氧指数27.2-32.8，被点燃时间23.9-26.6s，热释放速率128-166kW·m-2，耐冲击强度11.2-13.3KJ·m-2，材料热分解最高峰值温度336.6℃和518.3℃；而现有的以聚磷酸铵为阻燃剂的木粉/聚丙烯复合材料(按重量份改性木粉40份、聚丙烯60份、MA-g-PP6份，聚磷酸铵25份)的氧指数为26.2，被点燃时间22.9s，热释放速率172kW·m-2，耐冲击强度7.6KJ·m-2，材料热分解最高峰值温度326.6℃和512.3℃综上，本专利技术的以纳米石墨烯和聚磷酸铵协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料具有阻燃性能好、机械性能高、耐热好的优点；同时本专利技术的制备方法工艺简单。附图说明图1是本专利技术实施例提供的协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料的制备方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。本专利技术实施例提供的协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料按照重量份数由改性木粉30份-60份、聚丙烯40份-70份、MA-g-PP3份-6份、纳米石墨烯2份-6份、聚磷酸铵8份-12份、润滑剂1份-2份和其它助剂1份-2份；其中，改性木粉由木粉4份-8份、苯乙烯8份-16份和过氧化二叔丁基0.5份-2份制成；所述MA-g-PP由聚丙烯断链50份-100份、马来酸酐20份-40份、过氧化二异丙苯0.5份-3份、阻交联剂0.1份-1份本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料，其特征在于，所述协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料按照重量份数由改性木粉30份‑60份、聚丙烯40份‑70份、MA‑g‑PP3份‑6份、纳米石墨烯2份‑6份、聚磷酸铵份8份‑12份、润滑剂1份‑2份和其它助剂1份‑2份组成。

【技术特征摘要】
1.一种协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料，其特征在于，所述协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料按照重量份数由改性木粉30份-60份、聚丙烯40份-70份、MA-g-PP3份-6份、纳米石墨烯2份-6份、聚磷酸铵份8份-12份、润滑剂1份-2份和其它助剂1份-2份组成。2.如权利要求1所述的协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料，其特征在于，所述改性木粉由木粉4份-8份、苯乙烯8份-16份和过氧化二叔丁基0.5份-2份制成；所述MA-g-PP由聚丙烯断链50份-100份、马来酸酐20份-40份、过氧化二异丙苯0.5份-3份、阻交联剂0.1份-1份经熔融接枝，挤出，切粒制得；所述纳米石墨烯是由天然鳞片石墨经超声、水洗、干燥、高温还原制得；所述润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸钡、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种；所述其它助剂包括抗氧剂、增塑剂；其中抗氧剂由四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或硫代二丙酸双月桂酯；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯。3.一种如权利要求1所述协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料的制备方法，其特征在于，所述协效阻燃木粉/聚丙烯木塑复合材料的制备方法包括以下步骤：步骤一，按照重量份数称取改性木粉30份-60份、聚丙烯40份-70份、MA-g-PP3份-6份、纳米石墨烯2份-6份、聚磷酸铵8份-12份、润滑剂1份-2份和其它助剂1份-2份；其中，改性木粉由木粉4份-8份、苯乙烯8份-16份和过氧化二叔丁基0.5份-2份制成；步骤二，将步骤一称取的原料置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜洪丽，董建，卫振华，孙立平，
申请(专利权)人：泰山医学院，
类型：发明
国别省市：山东,37