本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種模塑材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

模塑工藝因?yàn)榧庸こ尚头奖?，模具?jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量高而受到廣泛的使用?，F(xiàn)在的模塑工藝大多是將熱塑性材料熔融，再進(jìn)行模塑。該成型工藝加工溫度較高，能源浪費(fèi)較大。

在木材和塑料綜合利用方面，現(xiàn)在使用較多的是木塑材料，即將木質(zhì)材料磨粉后進(jìn)行表面處理，然后當(dāng)做填料加入塑料中，和塑料一起熔融擠出制得木塑材料，這種擠出工藝由于受到擠出機(jī)熔融共混工藝的限制，木材需要先處理為粉狀材料，以便于在擠出機(jī)中流動(dòng)。而磨粉工藝對(duì)木材本身的纖維結(jié)構(gòu)破壞較大，使木材的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)未能得到較好的發(fā)揮。

而另一方面，聚苯乙烯材料由于其價(jià)格較低，產(chǎn)品硬度較大，易發(fā)泡的特點(diǎn)，在建筑裝飾領(lǐng)域和汽車(chē)內(nèi)飾領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。而聚苯乙烯材料的回收再利用，多采用的是熔融造粒的工藝，這種工藝對(duì)回收原料的選擇性較高，需要回收原料本身品質(zhì)較好。而對(duì)于更多的聚苯乙烯回收料如采用熔融造粒工藝，則面臨著回收材料成分不純，產(chǎn)品性能較差的問(wèn)題。

如能采用新的模塑工藝，制造出能耗低，力學(xué)性能和阻燃性能好，性?xún)r(jià)比高的模塑材料，將有較好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種模塑材料及其制備方法。制得的模塑材料具有成本低，力學(xué)性能和阻燃效果好的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種模塑材料，由包括以下重量份的組分制成：

優(yōu)選的，所述的木粉的粒徑為0.075～0.15mm。

優(yōu)選的，所述的竹纖維的直徑為200um～1000um，長(zhǎng)徑比為1：(10～100)。

優(yōu)選的，所述的偶聯(lián)劑選自γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述的阻燃填料選自氫氧化鋁、氫氧化鎂中的一種或幾種，優(yōu)選的所述阻燃填料為氫氧化鋁與氫氧化鎂按重量比2:1的混合物。

優(yōu)選的，所述的阻燃填料為納米級(jí)阻燃填料。

優(yōu)選的，所述的聚苯乙烯膠黏劑由包括以下重量份的組分制成：

優(yōu)選的，所述的聚苯乙烯為回收聚苯乙烯。

優(yōu)選的，所述的碳化劑選自季戊四醇、雙季戊四醇、山梨醇、聚乙二醇 中的一種或幾種；

所述的催化劑選自硼酸、磷酸酯、聚磷酸銨中的一種或幾種；

所述的發(fā)泡劑選自三聚氰胺、尿素、雙氰胺、聚磷酸銨中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述的填充劑選自氫氧化鋁或氫氧化鎂中的一種或幾種，優(yōu)選的額所述的填充劑為20～40份；

當(dāng)填料為氫氧化鋁或氫氧化鎂時(shí)，氫氧化鋁或氫氧化鎂本身含有結(jié)晶水，受熱時(shí)能釋放出結(jié)晶水產(chǎn)生一定阻燃效果，同時(shí)其和膨脹性阻燃劑在膠黏劑中搭配使用，可以產(chǎn)生類(lèi)似與碳化劑的效果，覆蓋到燃燒物的表面，隔絕氧氣產(chǎn)生阻燃的協(xié)同效果。

所述的乳化劑為十二烷基磺酸鈉。

優(yōu)選的，所述的增塑劑選自鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二甲酯中的一種或幾種；

所述的溶劑選自乙酸乙酯或環(huán)己酮。

一種上述模塑材料的制備方法，包括以下步驟：先按重量份秤取木粉100份、竹纖維40～60份、偶聯(lián)劑5～20份混合均勻，再加入阻燃填料30～60份混合均勻，再邊混合邊加入40～100份聚苯乙烯膠黏劑，繼續(xù)混合均勻得到混合料；然后將混合料加入模塑模具中，先加熱加壓固化，再冷壓冷卻后制得所述的模塑材料。

所述的熱壓溫度為60～120℃，壓力為1～4MPa，熱壓時(shí)間為15～30min，冷壓溫度為室溫，冷壓壓力為1～3MPa，冷壓時(shí)間為20～40min。

優(yōu)選的，所述的竹纖維由以下方法制得：先將竹子沿竹子的生長(zhǎng)方向切割成長(zhǎng)條狀竹片，然后用壓機(jī)將竹片碾壓，并沿竹纖維的橫向研磨，使竹纖維展開(kāi)分散均勻，經(jīng)過(guò)干燥后經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)篩選，制得所述的竹纖維。

將竹纖維采用壓機(jī)先碾壓，并沿竹纖維的橫向研磨可以減少竹纖維在長(zhǎng)度方向的斷裂，提高保持竹纖維的力學(xué)強(qiáng)度。

優(yōu)選的，所述的聚苯乙烯膠粘劑由以下方法制得：

(1)按重量份秤取聚苯乙烯100份，馬來(lái)酸酐2～6份，碳化劑40～60份，催化劑30～50份，發(fā)泡劑10～20份，填充劑0～40份，乳化劑2～12份，增塑劑5～20份，溶劑150～300份；

(2)將聚苯乙烯加入100份溶劑中，攪拌溶解；

(3)將碳化劑、催化劑、發(fā)泡劑、填充劑先和馬來(lái)酸酐混合均勻，再加入50～200份溶劑中混合均勻；

(4)將步驟(2)中制得的混合物，慢慢加入步驟(3)中的混合物中，并加入乳化劑和增塑劑，混合均勻制得所述聚苯乙烯膠黏劑。

優(yōu)選的，所述的步驟(2)中將溶液升溫到40～60℃，攪拌溶解。

在模塑材料配方中加入阻燃填料可以在共混過(guò)程中使阻燃填料更容易和木粉或竹纖維結(jié)合在一起，形成阻燃填料對(duì)木粉或竹纖維的包覆，同時(shí)在燃燒過(guò)程中也能配合聚苯乙烯膠黏劑產(chǎn)生類(lèi)似碳化劑的作用，從而使阻燃效果更好。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明采用木粉、竹纖維、阻燃填料和聚苯乙烯膠黏劑為主要原料，在混合過(guò)程中先將木粉、竹纖維混合均勻并用偶聯(lián)劑進(jìn)行浸潤(rùn)，然后加入阻燃填料繼續(xù)混合，由于阻燃填料的粒徑小于木粉的粒徑，木粉和阻燃填料能較好的混合在一起，形成阻燃填料包覆木粉和竹纖維的分散材料，提高了材料的阻燃性能，燃燒過(guò)程中配方中的阻燃填料配合聚苯乙烯膠黏劑的膨脹阻燃體系，能大幅提高模塑材料的整體阻燃性能。

(2)本發(fā)明中加入的竹纖維，配合膠黏劑模塑的工藝，能大幅提高材料的綜合力學(xué)性能。

(3)本發(fā)明采用聚苯乙烯為主要原料，由于聚苯乙烯中含有苯環(huán)，使得制得的膠黏劑具有一定的剛性，同時(shí)本發(fā)明中加入了碳化劑、催化劑、發(fā)泡 劑等阻燃成分，膠黏劑在遇火燃燒的過(guò)程中能膨脹碳化，產(chǎn)生碳化層，隔絕氧氣，起到阻燃的效果。

(4)本發(fā)明在模塑材料配方和阻燃配方中均加入氫氧化鋁、氫氧化鎂，并配合不同的處理工藝使其較好的分散，當(dāng)填料為氫氧化鋁或氫氧化鎂時(shí)，氫氧化鋁或氫氧化鎂本身含有結(jié)晶水，受熱時(shí)能釋放出結(jié)晶水產(chǎn)生一定阻燃效果，同時(shí)其和膨脹性阻燃劑在膠黏劑中搭配使用，可以產(chǎn)生類(lèi)似與碳化劑的效果，覆蓋到燃燒物的表面，隔絕氧氣產(chǎn)生阻燃的協(xié)同效果。

(5)本發(fā)明對(duì)聚苯乙烯的性能要求不高，可采用回收的聚苯乙烯材料，為聚苯乙烯回收提供了一種高附加值回收的新方法；本發(fā)明配方中不用加入石灰石等堿性助劑，提高了膠黏劑長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，實(shí)施例中除特殊說(shuō)明外，含量均為重量份。

實(shí)施例1

一種模塑材料，按照以下方法制得：

先按重量份秤取木粉100份、竹纖維40份、偶聯(lián)劑5份混合均勻，再加入阻燃填料30份混合均勻，再邊混合邊加入40份聚苯乙烯膠黏劑，繼續(xù)混合均勻得到混合料；然后將混合料加入模塑模具中，先加熱加壓固化，再冷壓冷卻，熱壓溫度為60℃，壓力為4MPa，熱壓時(shí)間為15min，冷壓溫度為室溫，冷壓壓力為3MPa，冷壓時(shí)間為20min，制得所述的模塑材料。

其中，所述的竹纖維由以下方法制得：先將竹子沿竹子的生長(zhǎng)方向切割成長(zhǎng)條狀竹片，然后用壓機(jī)將竹片碾壓，并沿竹纖維的橫向研磨，使竹纖維展開(kāi)分散均勻，經(jīng)過(guò)干燥后經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)篩選，制得直徑為200um～500um，長(zhǎng)徑比為1：(10～50)的竹纖維；

所述的木粉的粒徑為0.075mm；所述的偶聯(lián)劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述阻燃填料為納米氫氧化鋁與納米氫氧化鎂按重量比2:1的混合物。

所述的聚苯乙烯膠粘劑由以下方法制得：(1)按重量份秤取聚苯乙烯100份，馬來(lái)酸酐2份，碳化劑40份，催化劑30份，發(fā)泡劑10份，乳化劑2份，增塑劑5份，溶劑150份；其中，所述的碳化劑為季戊四醇；所述的催化劑為硼酸；所述的發(fā)泡劑為三聚氰胺；所述的填充劑為氫氧化鋁；所述的乳化劑為十二烷基磺酸鈉；所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯；所述的溶劑為乙酸乙酯；(2)將聚苯乙烯加入100份溶劑中，升溫至40℃攪拌溶解；(3)將碳化劑、催化劑、發(fā)泡劑先和馬來(lái)酸酐混合均勻，再加入50份溶劑中混合均勻；(4)將步驟(2)中制得的混合物，慢慢加入步驟(3)中的混合物中，并加入乳化劑和增塑劑，混合均勻制得所述聚苯乙烯膠黏劑。

對(duì)制得的模塑材料按照UL-94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防火性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果阻燃等級(jí)達(dá)到V0標(biāo)準(zhǔn)；按照ASTM D256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沖擊性能測(cè)試，沖擊強(qiáng)度為12J/M。

實(shí)施例2

一種模塑材料，按照以下方法制得：

先按重量份秤取木粉100份、竹纖維60份、偶聯(lián)劑20份混合均勻，再加入阻燃填料60份混合均勻，再邊混合邊加入100份聚苯乙烯膠黏劑，繼續(xù)混合均勻得到混合料；然后將混合料加入模塑模具中，先加熱加壓固化，再冷壓冷卻，熱壓溫度為120℃，壓力為1MPa，熱壓時(shí)間為30min，冷壓溫度為室溫，冷壓壓力為1MPa，冷壓時(shí)間為40min，制得所述的模塑材料。

其中，所述的竹纖維由以下方法制得：先將竹子沿竹子的生長(zhǎng)方向切割成長(zhǎng)條狀竹片，然后用壓機(jī)將竹片碾壓，并沿竹纖維的橫向研磨，使竹纖維展開(kāi)分散均勻，經(jīng)過(guò)干燥后經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)篩選，制得直徑為500um～1000um，長(zhǎng)徑比為1：(50～100)的竹纖維；

所述的木粉的粒徑為0.15mm；所述的偶聯(lián)劑選為3-氨丙基三甲氧基硅烷；所述的阻燃填料為納米氫氧化鋁；

所述的聚苯乙烯膠粘劑由以下方法制得：(1)按重量份秤取聚苯乙烯100份，馬來(lái)酸酐6份，碳化劑60份，催化劑50份，發(fā)泡劑20份，填充劑40份，乳化劑12份，增塑劑20份，溶劑300份；其中，所述的碳化劑為雙季戊四醇；所述的催化劑為磷酸酯；所述的發(fā)泡劑為雙氰胺；所述的填充劑為氫氧化鎂；所述的乳化劑為十二烷基磺酸鈉；所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二甲酯；所述的溶劑為乙酸乙酯；(2)將聚苯乙烯加入100份溶劑中，升溫至60℃攪拌溶解；(3)將碳化劑、催化劑、發(fā)泡劑、填充劑先和馬來(lái)酸酐混合均勻，再加入200份溶劑中混合均勻；(4)將步驟(2)中制得的混合物，慢慢加入步驟(3)中的混合物中，并加入乳化劑和增塑劑，混合均勻制得所述聚苯乙烯膠黏劑；

對(duì)制得的聚苯乙烯復(fù)合材料按照UL-94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防火性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果阻燃等級(jí)達(dá)到V0標(biāo)準(zhǔn)；按照ASTM D256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沖擊性能測(cè)試，沖擊強(qiáng)度為18J/M。

實(shí)施例3

一種模塑材料，按照以下方法制得：

先按重量份秤取木粉100份、竹纖維50份、偶聯(lián)劑10份混合均勻，再加入阻燃填料50份混合均勻，再邊混合邊加入60份聚苯乙烯膠黏劑，繼續(xù)混合均勻得到混合料；然后將混合料加入模塑模具中，先加熱加壓固化，再冷壓冷卻，熱壓溫度為80℃，壓力為2MPa，熱壓時(shí)間為20min，冷壓溫度為室溫，冷壓壓力為2MPa，冷壓時(shí)間為30min，制得所述的模塑材料。

其中，所述的竹纖維由以下方法制得：先將竹子沿竹子的生長(zhǎng)方向切割成長(zhǎng)條狀竹片，然后用壓機(jī)將竹片碾壓，并沿竹纖維的橫向研磨，使竹纖維展開(kāi)分散均勻，經(jīng)過(guò)干燥后經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)篩選，制得直徑為200um～500um，長(zhǎng)徑 比為1：(10～50)的竹纖維；

所述的木粉的粒徑為0.15mm；所述的偶聯(lián)劑為γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷；所述阻燃填料為納米氫氧化鋁與納米氫氧化鎂按重量比2:1的混合物；

所述的聚苯乙烯膠粘劑由以下方法制得：(1)按重量份秤取聚苯乙烯100份，馬來(lái)酸酐4份，碳化劑50份，催化劑40份，發(fā)泡劑15份，填充劑20份，乳化劑7份，增塑劑12份，溶劑200份；其中，所述的碳化劑為聚乙二醇；所述的催化劑為聚磷酸銨；所述的發(fā)泡劑為三聚氰胺；所述的填充劑為氫氧化鋁和氫氧化鎂按重量比1:1的混合物；所述的乳化劑為十二烷基磺酸鈉；所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯；所述的溶劑為乙酸乙酯；(2)將聚苯乙烯加入100份溶劑中，升溫至50℃攪拌溶解；(3)將碳化劑、催化劑、發(fā)泡劑、填充劑先和馬來(lái)酸酐混合均勻，再加入100份溶劑中混合均勻；(4)將步驟(2)中制得的混合物，慢慢加入步驟(3)中的混合物中，并加入乳化劑和增塑劑，混合均勻制得所述聚苯乙烯膠黏劑；

對(duì)制得的聚苯乙烯復(fù)合材料按照UL-94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防火性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果阻燃等級(jí)達(dá)到V0標(biāo)準(zhǔn)；按照ASTM D256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沖擊性能測(cè)試，沖擊強(qiáng)度為14J/M。

實(shí)施例4

一種模塑材料，按照以下方法制得：

先按重量份秤取木粉100份、竹纖維55份、偶聯(lián)劑16份混合均勻，再加入阻燃填料40份混合均勻，再邊混合邊加入80份聚苯乙烯膠黏劑，繼續(xù)混合均勻得到混合料；然后將混合料加入模塑模具中，先加熱加壓固化，再冷壓冷卻，熱壓溫度為90℃，壓力為2MPa，熱壓時(shí)間為20min，冷壓溫度為室溫，冷壓壓力為2.5MPa，冷壓時(shí)間為30min，制得所述的模塑材料。

其中，所述的竹纖維由以下方法制得：先將竹子沿竹子的生長(zhǎng)方向切割成長(zhǎng)條狀竹片，然后用壓機(jī)將竹片碾壓，并沿竹纖維的橫向研磨，使竹纖維 展開(kāi)分散均勻，經(jīng)過(guò)干燥后經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)篩選，制得直徑為200um～500um，長(zhǎng)徑比為1：(50～100)的竹纖維；

所述的木粉的粒徑為0.075mm；所述的竹纖維的所述的偶聯(lián)劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述阻燃填料為納米氫氧化鋁與納米氫氧化鎂按重量比2:1的混合物；

所述的聚苯乙烯膠粘劑由以下方法制得：(1)按重量份秤取聚苯乙烯100份，馬來(lái)酸酐5份，碳化劑25份，催化劑35份，發(fā)泡劑15份，填充劑30份，乳化劑10份，增塑劑12份，溶劑250份；其中，所述的碳化劑為山梨醇；所述的催化劑為磷酸酯；所述的發(fā)泡劑為雙氰胺和聚磷酸銨按重量比1:2的混合物；所述的填充劑為氫氧化鋁和氫氧化鎂按重量比1:1的混合物；所述的乳化劑為十二烷基磺酸鈉；所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯；所述的溶劑為環(huán)己酮；(2)將聚苯乙烯加入100份溶劑中，升溫至50℃攪拌溶解；(3)將碳化劑、催化劑、發(fā)泡劑、填充劑先和馬來(lái)酸酐混合均勻，再加入150份溶劑中混合均勻；(4)將步驟(2)中制得的混合物，慢慢加入步驟(3)中的混合物中，并加入乳化劑和增塑劑，混合均勻制得所述聚苯乙烯膠黏劑；

對(duì)制得的聚苯乙烯復(fù)合材料按照UL-94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防火性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果阻燃等級(jí)達(dá)到V0標(biāo)準(zhǔn)；按照ASTM D256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沖擊性能測(cè)試，沖擊強(qiáng)度為17J/M。

實(shí)施例5

一種模塑材料，按照以下方法制得：

先按重量份秤取木粉100份、竹纖維45份、偶聯(lián)劑8份混合均勻，再加入阻燃填料30份混合均勻，再邊混合邊加入60份聚苯乙烯膠黏劑，繼續(xù)混合均勻得到混合料；然后將混合料加入模塑模具中，先加熱加壓固化，再冷壓冷卻，熱壓溫度為110℃，壓力為3MPa，熱壓時(shí)間為30min，冷壓溫度為室溫，冷壓壓力為2MPa，冷壓時(shí)間為30min，制得所述的模塑材料。

其中，所述的竹纖維由以下方法制得：先將竹子沿竹子的生長(zhǎng)方向切割成長(zhǎng)條狀竹片，然后用壓機(jī)將竹片碾壓，并沿竹纖維的橫向研磨，使竹纖維展開(kāi)分散均勻，經(jīng)過(guò)干燥后經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)篩選，制得直徑為500um～1000um，長(zhǎng)徑比為1：(10～50)的竹纖維。

所述的木粉的粒徑為0.075mm；所述的偶聯(lián)劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述阻燃填料為納米氫氧化鋁與納米氫氧化鎂按重量比2:1的混合物；

所述的聚苯乙烯膠粘劑由以下方法制得：(1)按重量份秤取聚苯乙烯100份，馬來(lái)酸酐3份，碳化劑45份，催化劑35份，發(fā)泡劑13份，填充劑15份，乳化劑4份，增塑劑10份，溶劑200份；其中，所述的碳化劑為雙季戊四醇；所述的催化劑為硼酸；所述的發(fā)泡劑為雙氰胺和聚磷酸銨按重量比1:2的混合物；所述的填充劑為氫氧化鋁和氫氧化鎂按重量比1:1的混合物；所述的乳化劑為十二烷基磺酸鈉；所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯；所述的溶劑為環(huán)己酮；(2)將聚苯乙烯加入100份溶劑中，升溫至60℃攪拌溶解；(3)將碳化劑、催化劑、發(fā)泡劑、填充劑先和馬來(lái)酸酐混合均勻，再加入100份溶劑中混合均勻；(4)將步驟(2)中制得的混合物，慢慢加入步驟(3)中的混合物中，并加入乳化劑和增塑劑，混合均勻制得所述聚苯乙烯膠黏劑；

對(duì)制得的聚苯乙烯復(fù)合材料按照UL-94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防火性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果阻燃等級(jí)達(dá)到V0標(biāo)準(zhǔn)；按照ASTM D256標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沖擊性能測(cè)試，沖擊強(qiáng)度為13J/M。

以上所述實(shí)施例只是本發(fā)明的較佳實(shí)例，并非來(lái)限制本發(fā)明實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所述的原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)在本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)范圍內(nèi)。