專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種微發(fā)泡木塑復(fù)合材料及其制備方法。技術(shù)背景木塑復(fù)合材料是將木質(zhì)纖維材料，如木材、糠殼、稻殼、竹屑、麻類(lèi)、秸稈、堅(jiān)果硬殼等，以粉狀、纖維狀或刨花等形態(tài)作為增強(qiáng)物或填料加入到熱塑性塑料中，進(jìn)行熔融復(fù)合而得到的一類(lèi)新型復(fù)合材料。已有木塑微發(fā)泡復(fù)合材料制備技術(shù)中，主要采用聚氯乙烯樹(shù)脂制備發(fā)泡木塑復(fù)合材料。但是聚氯乙烯復(fù)合材料廢棄后需要采取專(zhuān)門(mén)的技術(shù)措施進(jìn)行處理，否則會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生潛在危害，增加了使用聚氯乙烯復(fù)合材料的社會(huì)成本。而在2004年3月17日在中國(guó)公開(kāi)的公開(kāi)號(hào)CN1482165A的專(zhuān)利《木塑發(fā)泡材料及其加工成型工藝》，雖然原料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等熱塑性樹(shù)脂，但這種木塑微發(fā)泡復(fù)合材料耐沖擊性能差、易于燃燒。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決目前木塑復(fù)合材料耐沖擊性能差、易于燃燒的問(wèn)題。而提供一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明的微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料按重量份由3070份木質(zhì)纖維材料、28份偶聯(lián)劑、18份增韌劑、0.53份潤(rùn)滑劑、70120份聚苯乙烯、0.5~3份發(fā)泡劑、0.5~5份助發(fā)泡劑、10~30份阻燃劑和515份抑煙劑經(jīng)混合、擠出成型制成。上述的微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料按如下方法進(jìn)行制備一、將木質(zhì)纖維材料粉碎成粒度為20300目的粉末，按重量份取粉碎好的木質(zhì)纖維材料3070份、偶聯(lián)劑28份、增韌劑1~8份、潤(rùn)滑劑0.5~3份在7012(TC的條件下熱混5~20分鐘；二、將熱混物料冷卻至4060°C，再加入聚苯乙烯塑料70-120份、發(fā)泡劑0.5~3份、助發(fā)泡劑0.5~5份、阻燃劑10~30份和抑煙劑515份混合520分鐘；三、將混合物料用擠出機(jī)擠出成型；即得到微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料。本發(fā)明中微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料中的木質(zhì)纖維材料為木粉、稻殼、甘蔗渣中一種或其中幾種的組合。本發(fā)明中微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料中的偶聯(lián)劑為硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑、鈦酸酯類(lèi)偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、異氰酸酯、馬來(lái)酸酐、鄰苯二甲酸酐、聚亞甲基聚苯基異氰酸酯、馬來(lái)酸酐改性的聚苯乙烯、馬來(lái)酸酐改性的聚丙烯中的一種或其中幾種的組合。本發(fā)明中微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料中的增韌劑為馬來(lái)酸酐改性的三元乙丙橡膠、馬來(lái)酸酐改性的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、馬來(lái)酸酐改性的聚烯烴彈性體中一種或其中幾種的組合。本發(fā)明中微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料中的潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、棕櫚蠟、石蠟、褐煤蠟中一種或其中幾種的組合。本發(fā)明中微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料中的發(fā)泡劑為碳酸氫鈉、偶氮二甲酰胺、4，4'-二-磺酰肼二苯醚、對(duì)甲苯磺酰氨基脲中的一種或其中幾種的組合。本發(fā)明中微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料中的助發(fā)泡劑是氧化鋅、醋酸鋅、碳酸鋅、甘油、硬脂酸鈣、硬酯酸鋅的一種或其中幾種的組合。本發(fā)明中微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料中的阻燃劑是專(zhuān)利號(hào)為ZL97118353.8的發(fā)明專(zhuān)利中所述的阻燃劑、聚磷酸銨、蜜胺磷酸鹽、磷酸銨鹽、硼酸、膨脹型阻燃劑、膨脹石墨中的一種或其中幾種的組合。本發(fā)明中微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料中的抑煙劑為硼酸鋅、三氧化鉬、八鉬酸銨、氧化銅中的一種或其中幾種的組合。本發(fā)明中擠出成型采用常規(guī)方法，擠出機(jī)機(jī)筒溫度140~190°C，發(fā)泡模溫度15020(TC，擠出產(chǎn)物經(jīng)真空定型、冷卻、牽引、切割。本發(fā)明微發(fā)泡的聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料，形成高達(dá)30%以上的孔隙率，密度為0.550.8g/m3。由于發(fā)泡膨脹相當(dāng)于減少了聚苯乙烯樹(shù)脂的用量，使得原料成本降低40%左右，并且形成的微孔可有效地鈍化裂紋，有利于提高復(fù)合材料的抗沖擊性能，尤其是增韌改性劑的加入，進(jìn)一步改善了復(fù)合材料的抗沖擊性能。而且本發(fā)明加入了阻燃劑和抑煙劑，使微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料熱釋放速率峰值降低35%以上，180秒內(nèi)平均熱釋放速率降低4060%、總煙釋放量降低3060%、一氧化碳產(chǎn)率降低2540%，500秒內(nèi)總熱釋放量降低40%以上，具有良好的阻燃和抑煙效果。本發(fā)明的產(chǎn)品廢棄后，回收并破碎后直接作為木塑復(fù)合材料的原料再利用，不需要專(zhuān)門(mén)技術(shù)進(jìn)行處理，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生隱患。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一本實(shí)施方式的微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料按重量份由30~70份木質(zhì)纖維材料、2~8份偶聯(lián)劑、18份增韌劑、0.5~3份潤(rùn)滑劑、70120份聚苯乙烯、0.53份發(fā)泡劑、0.55份助發(fā)泡劑、1030份阻燃劑和515份抑煙劑經(jīng)混合、擠出成型制成。具體實(shí)施方式二本實(shí)施方式的微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料按重量份由40份木質(zhì)纖維材料、4份偶聯(lián)劑、4份增韌劑、2份潤(rùn)滑劑、IOO份聚苯乙烯、0.5份發(fā)泡劑、l份助發(fā)泡劑、25份阻燃劑和8份抑煙劑經(jīng)混合、擠出成型制成。具體實(shí)施方式三本實(shí)施方式的微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料按如下方法進(jìn)行制備一、將木質(zhì)纖維材料粉碎成粒度為20300目的粉末，按重量份取粉碎好的木質(zhì)纖維材料30~70份、偶聯(lián)劑28份、增韌劑18份、潤(rùn)滑劑0.5~3份在70~120°C的條件下熱混5~20分鐘；二、將熱混物料冷卻至4060°C，再加入聚苯乙烯塑料70120份、發(fā)泡劑0.53份、助發(fā)泡劑0.55份、阻燃劑10~30和抑煙劑5~15份混合520分鐘；三、將混合物料用擠出機(jī)擠出成型；即得到微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料。具體實(shí)施方式四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟一中將木質(zhì)纖維材料粉碎成粒度為100200目的粉末。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。具體實(shí)施方式五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟一中按重量份取粉碎好的木質(zhì)纖維材料40~60份、偶聯(lián)劑37份、增韌劑2~7份、潤(rùn)滑劑1~2份在9010(TC的條件下熱混6~18分鐘。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。具體實(shí)施方式六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟一中按重量份取粉碎好的木質(zhì)纖維材料50份、偶聯(lián)劑5份、增韌劑5份、潤(rùn)滑劑1.5份在95'C的條件下熱混IO分鐘。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。具體實(shí)施方式七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟二中將熱混物料冷卻至42~58°C，再加入聚苯乙烯塑料75~115份、發(fā)泡劑0.8~2.9份、助發(fā)泡劑0.8-4.5份、阻燃劑12~27份和抑煙劑6~14份混合619分鐘。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。具體實(shí)施方式八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟二中將熱混物料冷卻至4555。C，再加入聚苯乙烯塑料80110份、發(fā)泡劑12.8份、助發(fā)泡劑1~4份、阻燃劑1525份和抑煙劑7~12份混合718分鐘。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。具體實(shí)施方式九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是步驟二中將熱混物料冷卻至4852°C，再加入聚苯乙烯塑料100~110份、發(fā)泡劑1.52.3份、助發(fā)泡劑23份、阻燃劑10~20份和抑煙劑9~11份混合10~15分鐘。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。具體實(shí)施方式十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟二中將熱混物料冷卻至5(TC，再加入聚苯乙烯塑料105份、發(fā)泡劑2份、助發(fā)泡劑2.5份、阻燃劑15份和抑煙劑10份混合12分鐘。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。具體實(shí)施方式十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟-一中的木質(zhì)纖維材料為木粉、稻殼粉、竹屑、秸稈粉、果殼粉、甘蔗渣中的一種或其中幾種的組合。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。本實(shí)施方式中當(dāng)木質(zhì)纖維材料為兩種或兩種以上成分組成時(shí)按任意比例混合。具體實(shí)施方式十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是歩驟一中的偶聯(lián)劑為硅垸類(lèi)偶聯(lián)劑、鈦酸酯類(lèi)偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、異氰酸酯、馬來(lái)酸酐、鄰苯二甲酸酐、聚亞甲基聚苯基異氰酸酯、馬來(lái)酸酐改性的聚苯乙烯、馬來(lái)酸酐改性的聚丙烯中的一種或其中幾種的組合。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。本實(shí)施方式中當(dāng)偶聯(lián)劑為兩種或兩種以上成分組成時(shí)按任意比例混合。具體實(shí)施方式十三:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟一中的增韌劑為馬來(lái)酸酐改性的三元乙丙橡膠、馬來(lái)酸酐改性的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、馬來(lái)酸酐改性的聚烯烴彈性體中一種或其中幾種的組合。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。本實(shí)施方式中當(dāng)增韌劑為兩種或兩種以上成分組成時(shí)按任意比例混合。具體實(shí)施方式十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟一中的潤(rùn)滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、棕櫚蠟、石蠟、褐煤蠟中的一種或其中幾種的組合。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。本實(shí)施方式中當(dāng)潤(rùn)滑劑為兩種或兩種以上成分組成時(shí)按任意比例混合。具體實(shí)施方式十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟二中的發(fā)泡劑為碳酸氫鈉、偶氮二甲酰胺、4,4'-二-磺酰肼二苯醚、對(duì)甲苯磺酰氨基脲中的一種或其中幾種的組合。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。本實(shí)施方式中當(dāng)發(fā)泡劑為兩種或兩種以上成分組成時(shí)按任意比例混合。具體實(shí)施方式十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟二中的助發(fā)泡劑是氧化鋅、醋酸鋅、碳酸鋅、甘油、硬脂酸鈣、硬酯酸鋅中的一種或其中幾種的組合。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。本實(shí)施方式中當(dāng)助發(fā)泡劑為兩種或兩種以上成分組成時(shí)按任意比例混合。具體實(shí)施方式十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟二中的阻燃劑是專(zhuān)利號(hào)為ZL97118353.8的發(fā)明專(zhuān)利中所述的阻燃劑、聚磷酸銨、蜜胺磷酸鹽、磷酸銨鹽、硼酸、膨脹型阻燃劑、膨脹石墨中的一種或其中幾種的組合。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。本實(shí)施方式中當(dāng)阻燃劑為兩種或兩種以上成分組成時(shí)按任意比例混合。具體實(shí)施方式十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟二中的抑煙劑為硼酸鋅、三氧化鉬、八鉬酸銨、氧化銅中的一種或其中幾種的組合。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。本實(shí)施方式中當(dāng)抑煙劑為兩種或兩種以上成分組成時(shí)按任意比例混合。具體實(shí)施方式十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式三的不同點(diǎn)是步驟三中的擠出機(jī)為平行雙螺桿/單螺桿雙階擠出機(jī)組或錐形雙螺桿擠出機(jī)。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式三相同。具體實(shí)施方式二十本實(shí)施方式的微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料按如下方法進(jìn)行制備一、將木料碎成粒度為120目的粉末，取粉碎好的木料40份、馬來(lái)酸酐改性聚苯乙烯偶聯(lián)劑4份、馬來(lái)酸酐改性的苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物4份、潤(rùn)滑劑2份在11(TC條件下熱混15分鐘；二、將混合后的物料冷卻至4(TC，加入聚苯乙烯塑料100份、偶氮二甲酰胺發(fā)泡劑1.5份、醋酸酸鋅助發(fā)泡劑l份、阻燃劑25份、硼酸鋅8份，混合10分鐘；三、將混合好的物料，用型號(hào)為30mm/45mm的平行雙螺桿/單螺桿雙階擠出機(jī)組，擠出機(jī)機(jī)筒溫度140190°C，口模溫度185。C，擠出成型；即得到微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料。本實(shí)施方式的潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟和硬脂酸鋅按照質(zhì)量比為1:1混合的混合本實(shí)施方式的阻燃劑為聚磷酸銨和雙季戊四醇按照質(zhì)量比為3:l混合的混合物。本實(shí)施方式制得的微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料其性能指標(biāo)如表1所示表1性能指標(biāo)微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料未發(fā)泡或未阻燃、抑煙處理性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>說(shuō)明本實(shí)施方式制得的微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料密度小、阻燃抑煙效果好、材料耐沖擊。權(quán)利要求1、一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料，其特征在于微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料按重量份由30～70份木質(zhì)纖維材料、2～8份偶聯(lián)劑、1～8份增韌劑、0.5～3份潤(rùn)滑劑、70～120份聚苯乙烯、0.5～3份發(fā)泡劑、0.5～5份助發(fā)泡劑、10～30份阻燃劑和5～15份抑煙劑經(jīng)混合、擠出成型制成。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料，其特征在于微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料按重量份由40份木質(zhì)纖維材料、4份偶聯(lián)劑、4份增韌劑、2份潤(rùn)滑劑、IOO份聚苯乙烯、0.5份發(fā)泡劑、l份助發(fā)泡劑、25份阻燃劑和8份抑煙劑經(jīng)混合、擠出成型制成。3、如權(quán)利要求1所述的一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料按如下方法進(jìn)行制備一、將木質(zhì)纖維材料粉碎成粒度為20300目的粉末，按重量份取粉碎好的木質(zhì)纖維材料30~70份、偶聯(lián)劑28份、增韌劑18份、潤(rùn)滑劑0.53份在7012(TC的條件下熱混5~20分鐘；二、將熱混物料冷卻至40~60°C，再加入聚苯乙烯塑料70120份、發(fā)泡劑0.5~3份、助發(fā)泡劑0.5~5份、阻燃劑10~30份和抑煙劑515份混合520分鐘；三、將混合物料用擠出機(jī)擠出成型；即得到微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一中按重量份取粉碎好的木質(zhì)纖維材料4060份、偶聯(lián)劑37份、增韌劑27份、潤(rùn)滑劑12份在90~100°C的條件下熱混618分鐘。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟三中的擠出機(jī)為平行雙螺桿/單螺桿雙階擠出機(jī)組或錐形雙螺桿擠出機(jī)。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一中的增韌劑為馬來(lái)酸酐改性的三元乙丙橡膠、馬來(lái)酸酐改性的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、馬來(lái)酸酐改性的聚烯烴彈性體中的一種或其中幾種的組合。7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟二中的發(fā)泡劑為碳酸氫鈉、偶氮二甲酰胺、4，4'-二-磺酰肼二苯醚、對(duì)甲苯磺酰氨基脲中的一種或其中幾種的組合。8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟二中的助發(fā)泡劑是氧化鋅、醋酸鋅、碳酸鋅、甘油、硬脂酸f丐、硬酯酸鋅中的一種或其中幾種的組合。9、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟二中的阻燃劑是專(zhuān)利號(hào)為ZL97118353.8的發(fā)明專(zhuān)利中所述的阻燃劑、聚磷酸銨、蜜胺磷酸鹽、磷酸銨鹽、硼酸、膨脹型阻燃劑、膨脹石墨中的一種或其中幾種的組合。10、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟二中的抑煙劑為硼酸鋅、三氧化鉬、八鉬酸銨、氧化銅中的一種或其中幾種的組合。全文摘要一種微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料及其制備方法，它涉及了一種微發(fā)泡木塑復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明解決了目前木塑復(fù)合材料耐沖擊性能差、易于燃燒的問(wèn)題。本發(fā)明由木質(zhì)纖維材料、偶聯(lián)劑、增韌劑、潤(rùn)滑劑、聚苯乙烯、發(fā)泡劑、助發(fā)泡劑、阻燃劑和抑煙劑按重量份混合制成。制備方法為一、熱混；二、冷卻、混合；三、擠出成型；即得到微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料。本發(fā)明的微發(fā)泡聚苯乙烯基木塑復(fù)合材料具有密度小、阻燃抑煙效果好、耐沖擊的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)C08L25/06GK101153098SQ20071007279公開(kāi)日2008年4月2日申請(qǐng)日期2007年9月12日優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日發(fā)明者宋永明,房軼群,王清文申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué)