一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于木塑复合材料技术领域，尤其涉及一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料及其制备方法。本发明专利技术巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料，由巴旦木外壳、聚烯烃、偶联剂、阻燃剂和润滑剂制备而成，本发明专利技术充分利用了巴旦木孔隙发达的特性，采用浸注法将阻燃剂、抗菌剂浸注到巴旦木外壳的孔隙中，与传统喷涂法将阻燃剂负载到稻壳、杨木等生物质原料表面相比，本发明专利技术能够增加阻燃剂载药率，提高复合材料的阻燃性；同时由于阻燃剂加载在巴旦木的孔隙中而减少了其与塑料基质的接触，将阻燃剂对复合材料力学性能的影响大大降低。本发明专利技术制备方法工艺简单，成本低，制备的阻燃复合材料可广泛应用于建筑装饰、家具制造、室内装修、汽车内饰和门窗型材等领域。

A kind of fire retardant composite material of almond and polyolefin and its preparation method

The invention belongs to the technical field of wood plastic composite materials, in particular to a Pastan wood/polyolefin flame retardant composite material and a preparation method thereof. The Padan wood/polyolefin flame retardant composite material is prepared from Padan wood shell, polyolefin, coupling agent, flame retardant and lubricant. The present invention makes full use of the characteristics of Padan wood with well-developed pores, immerses flame retardant and antibacterial agent into the pores of Padan wood shell by immersion method, and negatively loads flame retardant with traditional spraying method. Compared with the surface of biomass raw materials such as rice husk and poplar wood, the invention can increase the drug loading rate of the flame retardant and improve the flame retardancy of the composite material; at the same time, the contact between the flame retardant and the plastic matrix is reduced because the flame retardant is loaded in the pores of the wood, and the influence of the flame retardant on the mechanical properties of the composite material is greatly reduced. The preparation method has the advantages of simple process and low cost, and the prepared flame retardant composite material can be widely used in the fields of building decoration, furniture manufacturing, indoor decoration, automobile interior decoration, door and window profiles, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料及其制备方法
本专利技术属于木塑复合材料
，尤其涉及一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料及其制备方法。
技术介绍
木塑复合材料是由木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能优点，如具有天然木材的外观和类似木材的加工性，可进行切割、粘结，用钉子或螺栓固定连接，可涂漆，而且比纯塑料硬度高，经挤出或压制成型为型材、板材或其它制品，可替代木材和塑料。木塑复合材料具有优良的耐水性、耐腐蚀性以及可循环使用等优点。但是，木塑复合材料的一个关键缺陷是可燃性大，主要是因为木塑复合材料的原材料木纤维和聚烯烃材料均是易燃物，并且燃烧时会产生大量烟尘，着火后不能自熄，具有消防安全隐患，这在相当程度上限制了这种绿色环保产品的应用范围。因此，近年来，木塑复合材料的阻燃性研究越来越受到人们的重视。目前，多采用添加阻燃剂的方式来提高木塑复合材料的阻燃性，而以往常用的生物质原料，如稻壳、杨木等经一次喷涂阻燃剂载药率低，多次喷涂后阻燃剂载药率虽然得到提高，但过多的阻燃剂会影响木塑复合材料的力学性能，限制了木塑复合材料的发展。巴旦木种植广泛，产量巨大。2016年全球巴旦木产量高达1.1×107吨，其中美国是全球第一大产量地，产量达8.62×105吨。澳大利亚产量为7.7×104吨。巴旦木在中国市场供不应求，进口3.15×105吨。我国新疆莎车县巴旦木种植面积已达6万亩，年产量约2000吨。而同样产量巨大的副产品-巴旦木外壳并没有充分利用，大部分被丢弃，少量直接烧掉，造成资源的浪费。
技术实现思路
为解决上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料及其制备方法。本专利技术的技术方案：一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料，由巴旦木外壳、聚烯烃、偶联剂、阻燃剂和润滑剂制备而成，其中巴旦木外壳加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的50～90％，聚烯烃的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的10～50％，偶联剂的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的2～4％，阻燃剂的载药率为巴旦木外壳质量的10-30％，润滑剂加入量为复合材料总质量的1％。进一步的，所述阻燃复合材料制备原料中还包括抗菌剂，所述抗菌剂为SHT－115型抗菌防霉防藻剂、SHT－120型纳米银无机抗菌粉、SHT－860型抗菌防霉剂或5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮单剂型新型高分子抗菌剂中的一种或几种的组合，所述抗菌剂的载药率为巴旦木外壳质量的10～15％。进一步的，所述聚烯烃为低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，低密度聚丙烯或高密度聚丙烯中的一种或几种的组合；所述偶联剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或两种的组合。进一步的，所述阻燃剂为新型磷－氮－硼类阻染剂FRW或聚磷酸铵类阻燃剂APP，所述润滑剂为硬脂酸或PE腊。一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料的制备方法，步骤如下：步骤一、按照巴旦木外壳加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的50～90％，聚烯烃的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的10～50％，偶联剂的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的2～4％准备巴旦木外壳、聚烯烃和偶联剂；步骤二、将巴旦木外壳粉碎成20～100目的粉末，并进行适当清洗去除灰尘；步骤三、按一定质量比将阻燃剂与水配成溶液，将步骤一所得清洗好的巴旦木外壳粉浸入所述阻燃剂溶液中，利用超声处理辅助阻燃剂快速均匀浸注巴旦木外壳粉的孔隙中，将完成阻燃剂浸注的巴旦木外壳粉烘干，得到负载阻燃剂的巴旦木外壳粉；步骤四、将步骤三所得处理后的巴旦木外壳粉与聚烯烃混合，加入偶联剂改善相容性，放入高速混料机进行均匀混合得到复合材料混料；步骤五、将步骤四所得复合材料混料送入双螺杆挤出机，在一定温度下进行熔融复合并均匀挤出物料，冷却后用粉碎机进行粉碎，得到复合材料颗粒；步骤六、将步骤五所得复合材料颗粒与润滑剂一起放入单螺杆挤出机，在一定温度下挤出成型、冷却定型，得到巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料。进一步的，步骤一所述聚烯烃为低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，低密度聚丙烯或高密度聚丙烯中的一种或几种的组合；所述偶联剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或两种的组合。进一步的，步骤三所述阻燃剂为新型磷－氮－硼类阻染剂FRW或聚磷酸铵类阻燃剂APP，所述阻燃剂与水的质量比为1:10，所述烘干为103±2℃温度下烘干；所述阻燃剂载药率为巴旦木外粉壳质量的10-30％。进一步的，将步骤三所得负载阻燃剂的巴旦木外壳粉浸入抗菌剂悬浊液中，利用超声处理辅助抗菌剂快速均匀浸注巴旦木外壳粉的孔隙中，将完成抗菌剂浸注的巴旦木外壳粉烘干，得到同时负载阻燃剂和抗菌剂的巴旦木外壳粉。进一步的，所述抗菌剂为SHT－115型抗菌防霉防藻剂、SHT－120型纳米银无机抗菌粉、SHT－860型抗菌防霉剂或5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮单剂型新型高分子抗菌剂中的一种或几种的组合，所述抗菌剂悬浊液由质量比为1:10的抗菌剂与水配制而成，所述抗菌剂的载药率为巴旦木外壳质量的10～15％。进一步的，步骤五所述熔融复合温度为175～180℃，步骤六所述润滑剂为硬脂酸或PE腊，润滑剂加入量为复合材料总质量的1％，所述挤出成型温度为175～180℃。本专利技术的有益效果：1、巴旦木外壳与木材等传统生物质原料主要化学成分一致，都为纤维素，半纤维素，木质素，但巴旦木独有的优势在于其具有孔隙结构发达、比表面积大的特性，本专利技术在制备阻燃复合材料时充分利用了巴旦木孔隙发达的特性，采用浸注法将阻燃剂、抗菌剂浸注到巴旦木外壳的孔隙中，与传统喷涂法将阻燃剂负载到稻壳、杨木等生物质原料表面相比，本专利技术能够增加阻燃剂载药率，提高复合材料的阻燃性；同时由于阻燃剂加载在巴旦木的孔隙中而减少了其与塑料基质的接触，将阻燃剂对复合材料力学性能的影响大大降低。2、本专利技术制备方法工艺简单，成本低，将废弃的巴旦木壳制备成阻燃复合材料，提高了巴旦木附加值。本专利技术制备的木塑复合材料不仅具有较好的阻燃性、抗菌性，而且保持了其原有的仿木效果和较好的力学性能，可广泛应用于建筑装饰、家具制造、室内装修、汽车内饰和门窗型材等领域。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。实施例1一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料，由巴旦木外壳、聚烯烃、偶联剂、阻燃剂和润滑剂制备而成，其中巴旦木外壳加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的50～90％，聚烯烃的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的10～50％，偶联剂的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的2～4％，阻燃剂的载药率为巴旦木外壳质量的10-30％，润滑剂加入量为复合材料总质量的1％。实施例2一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料，由巴旦木外壳、聚烯烃、偶联剂、阻燃剂和润滑剂制备而成，其中巴旦木外壳加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的50～90％，聚烯烃的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的10～50％，偶联剂的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的2～4％，阻燃剂的载药率为巴旦木外壳质量的10-30％，润滑剂加入量为复合材料总质量的1％。所述聚烯烃为低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，低密度聚丙烯或高密度聚丙烯中的一种或几种的组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料，其特征在于所述阻燃复合材料由巴旦木外壳、聚烯烃、偶联剂、阻燃剂和润滑剂制备而成，其中巴旦木外壳加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的50～90％，聚烯烃的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的10～50％，偶联剂的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的2～4％，阻燃剂的载药率为巴旦木外壳质量的10‑30％，润滑剂加入量为复合材料总质量的1％。

【技术特征摘要】
1.一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料，其特征在于所述阻燃复合材料由巴旦木外壳、聚烯烃、偶联剂、阻燃剂和润滑剂制备而成，其中巴旦木外壳加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的50～90％，聚烯烃的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的10～50％，偶联剂的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的2～4％，阻燃剂的载药率为巴旦木外壳质量的10-30％，润滑剂加入量为复合材料总质量的1％。2.根据权利要求1所述一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料，其特征在于所述阻燃复合材料制备原料中还包括抗菌剂，所述抗菌剂为SHT－115型抗菌防霉防藻剂、SHT－120型纳米银无机抗菌粉、SHT－860型抗菌防霉剂或5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮单剂型新型高分子抗菌剂中的一种或几种的组合，所述抗菌剂的载药率为巴旦木外壳质量的10～15％。3.根据权利要求1或2所述一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料，其特征在于所述聚烯烃为低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，低密度聚丙烯或高密度聚丙烯中的一种或几种的组合；所述偶联剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或两种的组合。4.根据权利要求3所述一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料，其特征在于所述阻燃剂为新型磷－氮－硼类阻燃剂FRW或聚磷酸铵类阻燃剂APP，所述润滑剂为硬脂酸或PE腊。5.一种巴旦木/聚烯烃阻燃复合材料的制备方法，其特征在于所述制备方法步骤如下：步骤一、按照巴旦木外壳加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的50～90％，聚烯烃的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的10～50％，偶联剂的加入量为巴旦木外壳和聚烯烃总质量的2～4％准备巴旦木外壳、聚烯烃和偶联剂；步骤二、将巴旦木外壳粉碎成20～100目的粉末，并进行适当清洗去除灰尘；步骤三、按一定质量比将阻燃剂与水配成溶液，将步骤一所得清洗好的巴旦木外壳粉浸入所述阻燃剂溶液中，利用超声处理辅助阻燃剂快速均匀浸注巴旦木外壳粉的孔隙中，将完成阻燃剂浸注的巴旦木外壳粉烘干，得到负载阻燃剂的巴旦木外壳粉；步骤四、将步骤三所得处理后的巴旦木...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟宏，李学敏，秦香，宋永明，王海刚，单伟东，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23