聚合物胺类阻燃剂的制备和在聚氯乙烯木塑材料中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种聚合物胺类阻燃改性剂的制备方法及其在聚氯乙烯木塑复合材料中的应用。所述聚合物胺类改性剂，其特征是使用1～20份带有烯类双键的胺类单体、80～99份丙烯酸酯类单体并配合引发剂、分散剂在悬浮聚合条件下制备而得。所述胺类单体，其特征在于分子中含有乙烯基、烯丙基和丙烯酸酯基的可聚合活性胺。使用合成的胺类改性剂与木粉和聚氯乙烯按不同比例充分混合后，在双螺杆挤出机中共混挤出，从而制备出增容改性的PVC木塑复合材料。此木塑材料中木粉和PVC有很好的阻燃性能，解决了传统PVC木塑墙板在实际使用中易燃烧、热稳定性差等特点。

【技术实现步骤摘要】
聚合物胺类阻燃剂的制备和在聚氯乙烯木塑材料中的应用
本专利技术涉及一种聚合物胺类阻燃改性剂的制备方法及其在聚氯乙烯木塑复合材料中的应用。具体是通过悬浮聚合合成一种聚合物多元胺，用于处理木塑复合材料，改善木粉(WF)与聚氯乙烯(PVC)复合材料的阻燃性能，提高其复合材料的性能，解决PVC木塑墙板在使用过程中易燃烧，热稳定性能差等特点，为消防救援争取一定的时间，能够一定程度上有效的保障人民的生命财产安全。
技术介绍
随着化石资源的短缺，环境的恶化，人们环保意识的提高，利用自然界中可再生的资源来替代化石资源已经成为未来社会的发展方向。木塑复合材料(WPC)是指以木纤维或植物纤维等为增强填料，与聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等热塑性材料或其他材料复合而成的一种新型材料。木塑材料兼具了实木和塑料的优点，具有机械性能高、吸水率低、防潮、不易开裂变形、可回收再次加工等优点，且所用材料为农林废弃物和废弃塑料，成本低廉的同时减少了对环境的污染。以这种复合材料加工制做而成的PVC木塑墙板作为装修材料，既实现了可持续发展的理念，又因为其绿色环保的特性减少了对人身体的伤害，近年来得到了广泛的应用。但由于木粉是主链为碳的长链，在生活应用中常常因为其易燃烧而碱少它的使用，因此，对木粉进行改性，提高木粉阻燃性能一直成为当前成为研究的主要方向。对木粉的改性有物理改性和化学改性两种方法，使用较为广泛的方法为加入胺类与羟基作用来进行化学改性，常见的胺类如聚磷酸铵、三聚氰胺、磷酸二氢胺等会通过其上的胺基与木粉上的羟基产生相互作用，成功的将阻燃元素氮、磷等接上木塑复合材料，从而改善木粉阻燃性能。其中胺基用于改善阻燃性能是PVC基木塑复合材料常用的改善方法，让其化学结构中成功的接入氮元素，，氮能与空气中的氧气发生作用，生成不燃惰性气体氨气和二氧化氮，起到稀释材料产生的可燃气体成分和材料表面的氧气成分的作用，从而提高木塑复合材料的阻燃性能。本专利技术通过悬浮聚合的方法，合成了一种聚合物胺类阻燃改性剂改性聚氯乙烯/木粉复合材料。利用胺类改性剂上氨基和酯基与木粉上的羟基发生反应，生成带有氮的短链，使PVC木塑墙板使用过程中出现易燃烧、热稳定性差等问题得到改善，延长了材料的点燃时间，为消防拯救人民的生命财产安全争取到一定的时间，且改性剂制备方便易得。
技术实现思路
解决的技术问题：为了提高聚聚氯乙烯木塑复合材料的阻燃性能，拓宽其应用范围，从而缓解化石资源日益短缺的压力，使农林废弃物和废弃塑料得到充分利用，减少对环境的污染。本专利技术提出了一种胺类阻燃剂改性PVC木塑复合材料及制备方法，以解决复合材料不耐燃，易燃烧，热稳定性差等问题，增强PVC木塑墙板使用过程中的阻燃性能，使人民的生命财产安全能够多一份保障。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。所述胺类改性剂改性聚氯乙烯/木粉(PVC/WF)复合材料及制备方法是由以下质量分数的原料通过双螺杆挤出机共混挤出制得，其中木粉(WF)40～70份；聚氯乙烯(PVC)30～60份；胺类改性剂1～8％(占木粉与聚氯乙烯总质量的百分比)。所述的胺类改性剂制备过程为：将3％～10％的分散剂以及0.1～1％的表面活性剂加入到含有搅拌桨、温度计的四口烧瓶中，加水搅拌溶解。将0.2％～2％的引发剂溶解在1～20份胺类单体和80～99份丙烯酸酯单体的混合物中，在搅拌的作用下加入到四口烧瓶中，搅拌5～10min后转移到烧杯内超声分散，超声功率为200～500W。超声时间为5min。超声结束后再转移到四口烧瓶内搅拌加热引发聚合，搅拌速度为300～400rpm，反应温度为60～80℃，反应4～5小时。反应结束后过滤，水洗，干燥。所述的胺类单体为二烯丙基胺(DAA)、烯丙基胺、N-(4-乙烯基苄基)-N，N-二甲胺、丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEA)、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯中的一种。所述的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸乙酯(EA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)、甲基丙烯酸-2-乙基己酯中的一种或几种。所述的分散剂为纤维素粉、甲基纤维素、明胶中的一种。所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂，为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种。所述的烯丙胺、二烯丙基胺所用引发剂为水溶性引发剂，其中氧化剂为：过硫酸铵(APS)、过硫酸钾(KPS)、异苯丙过氧化氢中的一种，还原剂为亚硫酸氢钠、氧化亚铁中的一种。所述的丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEA)、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯和N-(4-乙烯基苄基)-N，N-二甲胺所用引发剂为油溶性引发剂，其中氧化剂为：过氧化二碳酸二乙基己酯(EHP)、过氧化十二酰(LPO)、过氧化二苯甲酰(BPO)中的一种，还原剂为三乙基铝、硫醇、N，N-二甲基苯胺中的一种。所述的胺类改性剂改性聚氯乙烯/木粉(PVC/WF)复合材料制备过程为：将木粉(WF)和聚氯乙烯(PVC)分别置于120℃烘箱内烘干6小时，然后与胺类改性剂在高速分散机上混合均匀，于双螺杆挤出机中共混挤出，螺杆温度设置为170℃，螺杆转速150rpm。有益效果：本专利技术利用聚合物胺类阻燃剂改性PVC木塑复合材料，使该木塑复合材料成功的引入氮元素。在该PVC木塑复合材料遇高温燃烧时，其中引入的氮与空气中的氧气反应生成氮类不燃气体氨气和二氧化氮等，在材料内部形成疏松结构，有利于材料在燃烧时内部热量的散失，对材料的阻燃起着一定作用。此外，释放出的惰性不燃气体会吸收燃烧热，并且稀释可燃性挥发物和助燃剂氧气的浓度，进一步起着阻燃作用。而且，产生的不燃气体二氧化氮与材料表面空气中的水分子反应形成无机酸，促进复合材料表面脱水碳化，形成炭化层，炭化层的形成会阻隔氧气和热量进入材料内部，会使材料的点燃时间进一步延长，使加工制做而成的PVC木塑墙板的阻燃性能大幅度改善，为消防挽救人民的生命财产安全争取到一定的时间。附图说明图1为阻燃改性剂在木塑复合材料中起作用的示意图。具体实施方式本专利技术实施例中所选的木粉为杨木粉，聚氯乙烯为SG-5型工业级原料。实施例1第一步：称取3％纤维素粉、0.2％十二烷基苯磺酸钠和一定量的水加入到含有搅拌桨、温度计的四口烧瓶中，搅拌溶解；第二步：取1份烯丙基胺、99份甲基丙烯酸甲酯单体于烧杯中，将0.6％APS/NaHSO3溶解在混合单体后缓慢滴加到四口烧瓶内，搅拌一段时间后置于烧杯内，超声分散5min。第三步：超声结束后，将分散好的混合液转移到四口烧瓶内，水浴加热，通氮气5min，80℃反应4小时；第四步：反应结束后将聚合物用100目滤网过滤出来，水洗后置于60℃烘箱内烘干；第五步：取烘干后的胺类改性剂8％粉碎后与WF30份、PVC70份混合均匀后经双螺杆挤出机共混挤出，挤出温度为170℃，转速为150rpm。实施例2第一步：称取6％纤维素粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胺类阻燃改性剂改性聚氯乙烯/木粉(PVC/WF)复合材料，其特征在于：/n按质量份，组成为：木粉(WF)：40～70份；/n聚氯乙烯(PVC) 30～60份；/n胺类改性剂：1～8％(占木粉与聚氯乙烯总质量的百分比)。/n

【技术特征摘要】
1.一种胺类阻燃改性剂改性聚氯乙烯/木粉(PVC/WF)复合材料，其特征在于：
按质量份，组成为：木粉(WF)：40～70份；
聚氯乙烯(PVC)30～60份；
胺类改性剂：1～8％(占木粉与聚氯乙烯总质量的百分比)。


2.根据权利要求1所述的胺类改性剂改性剂的制备方法，其特征是带有烯类双键的胺类单体与丙烯酸酯类单体的悬浮共聚。


3.根据权利要求2所述的胺类改性剂的制备，其特征在于：所述的胺类单体为二烯丙基胺(DAA)、烯丙基胺、N-(4-乙烯基苄基)-N，N二甲胺、丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEA)、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯中的一种，所述的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸乙酯(EA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)、甲基丙烯酸-2-乙基己酯中的一种或几种。


4.根据权利要求2所述的胺类改性剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：金立维，冯旺龙，储富祥，王春鹏，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林产化学工业研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32