本發(fā)明涉及一種阻燃型木塑復(fù)合材料，屬于木塑復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
木塑復(fù)合材料(Wood-Plastic Composites，WPC)是采用熱塑性塑料材料作為基體，以預(yù)處理的植物粉末或木纖維作為填料或增強體，按一定比例與添加所需的各種助劑進行混合，經(jīng)過擠出、層壓、模壓或者注塑的方式制備成的一種復(fù)合材料。其具有較好的彈性模量、抗壓、抗彎曲、耐用等性能，同時還具有原料資源化、成本經(jīng)濟化、產(chǎn)品可塑化、使用環(huán)?；突厥赵偕忍攸c。因此，木塑復(fù)合材料可在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
木塑復(fù)合材料雖然兼具木材和塑料的一些雙重性能以及其對環(huán)境友好和可回收等優(yōu)點，但是，由于木塑復(fù)合材料是兩種易燃物的結(jié)合體，其易燃性成為木塑復(fù)合材料明顯的缺點，從而在一定的程度上限制了其應(yīng)用范圍。因此，對木塑復(fù)合材料進行阻燃工藝處理，已成為推動新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。
目前，在木塑復(fù)合材料中大多數(shù)都是采用添加阻燃劑的傳統(tǒng)方式來提高木塑復(fù)合材料的阻燃性，常用的阻燃劑有鹵系型(如四溴二季戊四醇)、無機填充型(如氫氧化鎂)、膨脹型(聚磷酸銨)和協(xié)同型(氧化銻)。雖然添加這些阻燃劑能獲得一定阻燃性能，但還是存在一些問題：鹵系型阻燃劑燃燒過程中產(chǎn)生的污染物，對環(huán)境與人類構(gòu)成很多威脅；填充型阻燃劑添加量比較大，對材料的機械力學(xué)性能也將產(chǎn)生很大的影響；膨脹型阻燃劑能降低木纖維的熱降解溫度，也會影響材料的機械力學(xué)性能；協(xié)同型阻燃劑在木塑復(fù)合材料中不能單獨使用，只起到協(xié)同輔助的作用。
為了解決這個技術(shù)問題，人們對木塑復(fù)合材料阻燃處理方法進行深入的研究。近年來，本技術(shù)領(lǐng)域在其阻燃工藝處理方法上，已取得一定的研究成就，如名稱為“阻燃型木塑復(fù)合材料及其制備方法(中國專利授權(quán)公告號：CN101570639B)”的專利公開了一種阻燃型木塑復(fù)合材料及其制備方法，其所用的阻燃劑是以焦磷酸三聚氰胺鹽或聚磷酸三聚氰胺鹽為主體、以淀粉為輔助成炭劑、分子篩為協(xié)效劑、硼酸鋅為抑煙劑構(gòu)成的膨脹型阻燃劑。雖然該方法能獲得較好的阻燃性能，但是添加量比較大，既不經(jīng)濟，且導(dǎo)致材料成本增高，況且對其力學(xué)性能也不利。因此，繼續(xù)研究與探索木塑復(fù)合材料的阻燃性是必要的。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中膨脹阻燃劑添加量比較大，對其力學(xué)性能不利的技術(shù)問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出了一種添加量小、阻燃性能好、力學(xué)性能佳的阻燃型木塑復(fù)合材料。
一種阻燃型木塑復(fù)合材料，經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸樹脂6～8份、引發(fā)劑0.5～0.7份、聚鋁硅氧烷4～8份、木質(zhì)纖維粉40～60份、塑料10～15份、阻燃劑4～6份、相容劑2～4份、玻璃纖維1～3份、劍麻纖維粉3～5份、氧化鋁空心球5～7份、分散劑0.2～0.6份、潤滑劑1～3份。
優(yōu)選地，
一種阻燃型木塑復(fù)合材料，經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸樹脂7份、引發(fā)劑0.6份、聚鋁硅氧烷6份、木質(zhì)纖維粉50份、塑料12份、阻燃劑5份、相容劑3份、玻璃纖維2份、劍麻纖維粉4份、氧化鋁空心球6份、分散劑0.4份、潤滑劑2份。
所述的引發(fā)劑由1～3份過氧化甲乙酮、1～3份過氧化硫酸銨制成；
所述的木質(zhì)纖維粉是由木屑、竹屑、農(nóng)作物秸稈粉以及稻殼粉等植物纖維粉所組成；
所述的塑料由30～40份聚乙烯(PE)、10～15份聚丙烯(PP)制成，并按照以下方式進行處理：取塑料10～15份，將引發(fā)劑0.5～0.7份、聚鋁硅氧烷4～8份加入至塑料中，混勻，將混合料加入擠出機于150～200℃下擠出造粒，得到改性塑料；
所述的阻燃劑由1～3份碳酸氫銨、10～15份磷酸二氫銨、5～7份甲基膦酸二甲酯、10～15份硅藻土、20～25份季戊四醇制成；
所述的相容劑由4～6份馬來酸酐接枝聚乙烯、1～3份馬來酸酐接枝聚丙烯混合而成；
所述的分散劑為十二烷基硫酸鈉；潤滑劑為聚乙烯蠟；
所述的玻璃纖維、劍麻纖維粉的長度為2～5mm。
環(huán)氧丙烯酸樹脂是常溫低粘度的液體，有利于木質(zhì)纖維粉、玻璃纖維、劍麻纖維粉與聚合物相互之間產(chǎn)生物理纏繞和均勻分散的協(xié)調(diào)作用，同時，其還能增加纖維的浸潤性和粘結(jié)性，從而提高復(fù)合材料的強度。
聚鋁硅氧烷在復(fù)合材料中具有低降解速率，促進成炭的作用。在燃燒過程中，聚鋁硅氧烷與復(fù)合材料的降解產(chǎn)物發(fā)生相互作用，產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)，Si和Al積聚在材料表面形成均勻、致密的Si、Al絕緣層，有效地阻止氧氣、熱量以及可燃性氣體的傳遞，從而有效改善了復(fù)合材料的阻燃性能。同時，聚鋁硅氧烷能改善塑料和木質(zhì)纖維粉兩者之間的相容性，從而使木塑復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能。
阻燃劑是由無機類與有機類阻燃劑復(fù)配而成，充分利用無機、有機類阻燃劑的阻燃效果，同時還用碳酸氫銨、磷酸二氫銨、甲基膦酸二甲酯去取代聚磷酸鹽，以減少了聚磷酸鹽的用量，同時還能降低了對復(fù)合材料力學(xué)性能的不利因素。
在復(fù)合材料制備過程中，氧化鋁空心球能與木質(zhì)纖維粉、玻璃纖維、劍麻纖維粉之間發(fā)生摩擦作用，使纖維束分裂成更小的纖維，而增加了纖維的表面面積與基體的有效結(jié)合，從而提高復(fù)合材料的性能；同時，氧化鋁空心球具有良好隔熱功能，在燃燒過程中能抑制熱量傳遞，增加復(fù)合材料的阻燃性能。此外，玻璃纖維、劍麻纖維粉與木質(zhì)纖維粉復(fù)配，發(fā)生協(xié)同效應(yīng)后，而提高復(fù)合材料力學(xué)的性能和較高的難燃性能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1、聚鋁硅氧烷不僅能有效地阻止氧氣、熱量以及可燃性氣體的傳遞，而且還能改善塑料和木質(zhì)纖維粉兩者之間的相容性，這樣既能有效改善了復(fù)合材料的阻燃性能，又能提高其具有良好的力學(xué)性能。
2、阻燃劑采用了無機類與有機類阻燃劑復(fù)配，使阻燃性能更佳優(yōu)越。同時，還用碳酸氫銨、磷酸二氫銨、甲基膦酸二甲酯去取代聚磷酸鹽，不僅減少了聚磷酸鹽的用量，還降低了對復(fù)合材料力學(xué)性能的不利因素，并提高了復(fù)合材料具有較好的阻燃性能。
3、氧化鋁空心球能與木質(zhì)纖維粉、玻璃纖維、劍麻纖維粉之間發(fā)生摩擦作用和良好的隔熱功能，這樣既能提高復(fù)合材料的阻燃性能，同時又能提高機械力學(xué)性能。
具體實施方式
本發(fā)明提供一種阻燃型木塑復(fù)合材料，為達到本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。
一種阻燃型木塑復(fù)合材料，經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸樹脂6～8份、引發(fā)劑0.5～0.7份、聚鋁硅氧烷4～8份、木質(zhì)纖維粉40～60份、塑料10～15份、阻燃劑4～6份、相容劑2～4份、玻璃纖維1～3份、劍麻纖維粉3～5份、氧化鋁空心球5～7份、分散劑0.2～0.6份、潤滑劑1～3份。
所述的引發(fā)劑由1～3份過氧化甲乙酮、1～3份過氧化硫酸銨制成；
所述的木質(zhì)纖維粉是由木屑、農(nóng)作物秸稈粉以及稻殼粉等植物纖維粉所組成；
所述的塑料由30～40份聚乙烯(PE)、10～15份聚丙烯(PP)制成，并按照以下方式進行處理：取塑料10～15份，將引發(fā)劑0.5～0.7份、聚鋁硅氧烷4～8份加入至塑料中，混勻，將混合料加入擠出機于150～200℃下擠出造粒，得到改性塑料；
所述的阻燃劑由1～3份碳酸氫銨、10～15份磷酸二氫銨、5～7份甲基膦酸二甲酯、10～15份硅藻土、20～25份季戊四醇制成；
所述的相容劑由4～6份馬來酸酐接枝聚乙烯、1～3份馬來酸酐接枝聚丙烯混合而成；
所述的分散劑為十二烷基硫酸鈉；潤滑劑為聚乙烯蠟；
所述的玻璃纖維、劍麻纖維粉的長度為2～5mm。
實施例1
一種阻燃型木塑復(fù)合材料，經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸樹脂7份、引發(fā)劑0.6份、聚鋁硅氧烷6份、木質(zhì)纖維粉50份、塑料12份、阻燃劑5份、相容劑3份、玻璃纖維2份、劍麻纖維粉4份、氧化鋁空心球6份、分散劑0.4份、潤滑劑2份。
實施例2
一種阻燃型木塑復(fù)合材料，經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸樹脂6份、引發(fā)劑0.5份、聚鋁硅氧烷4份、木質(zhì)纖維粉40份、塑料10份、阻燃劑4份、相容劑2份、玻璃纖維1份、劍麻纖維粉3份、氧化鋁空心球5份、分散劑0.2份、潤滑劑1份。
實施例3
一種阻燃型木塑復(fù)合材料，經(jīng)科學(xué)配比由以下的重量份組合而成：環(huán)氧丙烯酸樹脂8份、引發(fā)劑0.7份、聚鋁硅氧烷8份、木質(zhì)纖維粉60份、塑料15份、阻燃劑6份、相容劑4份、玻璃纖維3份、劍麻纖維粉5份、氧化鋁空心球7份、分散劑0.6份、潤滑劑3份。
將上述實施例1-3制得的阻燃型木塑復(fù)合材料采用現(xiàn)有技術(shù)進行物理機械性能測試和阻燃性能測試，測試結(jié)果如下表1、2所示：
表1物理機械性能測試結(jié)果
表2阻燃性能測試結(jié)果
當(dāng)然，上面只是本發(fā)明優(yōu)選的具體實施方式作了詳細描述，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍，凡依本發(fā)明的原理、構(gòu)造以及結(jié)構(gòu)所作的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。