本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種阻燃木塑復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：木塑復(fù)合材料是用木纖維或植物纖維填充、增強(qiáng)的改性熱塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)擠出或壓制成型為型材、板材或其它制品，替代木材和塑料，不僅有像天然木材那樣的外觀，而且克服其不足，比純塑料硬度高，又有類似木材的加工性，可進(jìn)行切割、粘結(jié)，用釘子或螺栓固定連接，可涂漆，它經(jīng)寄出或壓制成型為型材、板材或其它制品，可替代木材和塑料。但是，木塑復(fù)合材料的一個(gè)關(guān)鍵缺陷是可燃性大，主要是因?yàn)槟舅軓?fù)合材料的原材料木纖維和聚烯烴材料均是易燃物，并且燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量煙塵；當(dāng)前用于木塑復(fù)合材料的阻燃劑主要是膨脹型阻燃劑，膨脹型阻燃劑中酸源可以促進(jìn)木粉中的纖維素成炭，但往往添加量很大時(shí)才能達(dá)到理想的阻燃效果，對(duì)材料的機(jī)械性能產(chǎn)生負(fù)面影響，其在很大程度上限制了木塑復(fù)合材料的發(fā)展。同時(shí)，在木塑材料的加工過程中，選擇正確的配方及添加劑，以使木塑復(fù)合材料具有良好的加工性能更好的物理性能、更完美的外觀質(zhì)量、優(yōu)越的使用性能以及更長(zhǎng)的使用壽命，對(duì)滿足木塑復(fù)合材料及制品生產(chǎn)的要求至關(guān)重要。在木塑復(fù)合材料的加工中，由于木材纖維具有很強(qiáng)的極性、親水性，而塑料為非極性、不親水的，木材纖維與塑料兩者間的相容性很差，界面粘合力很小，所以要將具有較強(qiáng)吸水性的木材與具有疏水性的塑料結(jié)合在一起本身就是一件很困難的事情，現(xiàn)有技術(shù)中所制備的木塑復(fù)合材料正是由于木材纖維與塑料兩者之間的粘合力問題，導(dǎo)致其機(jī)械性能差，并且現(xiàn)有的木材纖維結(jié)構(gòu)單薄，致使制備的木塑復(fù)合材料強(qiáng)度低，得不到較大的應(yīng)用；并且，現(xiàn)有的木材纖維之間有很強(qiáng)的相互作用，使得其在塑料中的分散極差，要達(dá)到均勻分散較為困難，這些因素均制約了木塑材料的進(jìn)一步發(fā)展。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種阻燃木塑復(fù)合材料，該材料阻燃性好、強(qiáng)度高、木材與塑料結(jié)合時(shí)具有良好的相容性及粘合力，具有良好的阻燃性能、力學(xué)性能和加工性能。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述阻燃木塑復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：提供一種阻燃木塑復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹脂60-80份、改性羧乙基木粉100-120份、納米三氧化二銻4-5份、十溴二苯乙烷15-16份、敵火龍2-3份、粘結(jié)劑8-10份、鈦酸酯偶聯(lián)劑4-5份、輕質(zhì)碳酸鈣2-3份、對(duì)苯二胺2-3份、甘油2-3份以及鈣鋅穩(wěn)定劑2-3份；所述羧乙基木粉的制備方法：取木粉，加入乙二醇將木粉進(jìn)行分散處理，再置于濃度為23%的氫氧化鈉溶液中浸泡2-3小時(shí)，加入氯乙酸進(jìn)行醚化反應(yīng)，得到羧乙基化產(chǎn)物；在所述羧乙基化產(chǎn)物中再依次加入表面改性劑三異丙基鋁和氨丙基三乙氧基硅烷；其中，木粉、乙二醇、氫氧化鈉與氯乙酸的重量比為1：15：3：3；所述粘結(jié)劑由以下重量份的組分組成：三聚氰胺樹脂100份、橡子淀粉40份和脫硫石膏50份。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，阻燃木塑復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹脂60份、改性羧乙基木粉100份、納米三氧化二銻4份、十溴二苯乙烷16份、敵火龍2份、粘結(jié)劑8份、鈦酸酯偶聯(lián)劑4份、輕質(zhì)碳酸鈣3份、對(duì)苯二胺3份、甘油2-3份以及鈣鋅穩(wěn)定劑2份。進(jìn)一步，阻燃木塑復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹脂80份、改性羧乙基木粉120份、納米三氧化二銻5份、十溴二苯乙烷15份、敵火龍3份、粘結(jié)劑10份、鈦酸酯偶聯(lián)劑5份、輕質(zhì)碳酸鈣2份、對(duì)苯二胺2份、甘油2份以及鈣鋅穩(wěn)定劑3份。進(jìn)一步，所述木粉為楊樹材質(zhì)木粉。上述阻燃木塑復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）按照配方比例稱取納米三氧化二銻和十溴二苯乙烷，并于50-60℃烘箱中烘干待用；（2）將配方比例的改性羧乙基木粉、環(huán)氧樹脂和輕質(zhì)碳酸鈣混合，80-90℃下攪拌加熱10-12分鐘，轉(zhuǎn)速為600-800轉(zhuǎn)/分鐘；（3）在步驟（2）得到的物質(zhì)中再按照配方比例加入步驟（1）烘干得到的納米三氧化二銻和十溴二苯乙烷、敵火龍、粘結(jié)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、對(duì)苯二胺、甘油以及鈣鋅穩(wěn)定劑繼續(xù)加熱攪拌，溫度為130-140℃，轉(zhuǎn)速為800-900轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)10-20分鐘，充分混合；（3）將步驟（2）得到的物質(zhì)在150-160℃下擠壓成型，壓力為3-4MPa，冷卻至室溫后，成型，制得。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，步驟（2）中，在80℃下攪拌10分鐘，轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘。進(jìn)一步，步驟（3）中，溫度為140℃，轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘。進(jìn)一步，步驟（4）中，在160℃下擠壓成型，壓力為4MPa，冷卻至室溫后，成型，制得。本發(fā)明的阻燃木塑復(fù)合材料的配方中，納米三氧化二銻在聚合物材料中的分散性好，能在燃燒表面形成殼層，起到隔熱和阻隔可燃?xì)怏w向燃燒表面遷移的作用；其協(xié)同十溴二苯乙烷的添加，與納米三氧化二銻反應(yīng)生成的三溴化銻，進(jìn)一步減緩或終止燃燒反應(yīng)，起到良好的阻燃效果，同時(shí)，這兩種物質(zhì)與木粉與塑料均具有良好的協(xié)同相容性，在保證木塑材料本身性能的同時(shí)，還能夠發(fā)揮最大的阻燃作用；敵火龍具有良好的阻燃性能，在復(fù)合材料中加入敵火龍，復(fù)合材料的力學(xué)性能有所下降，但是阻燃性能及熱穩(wěn)定性有顯著的提高，本發(fā)明在配方中加入敵火龍的同時(shí)，加入強(qiáng)度有明顯提高的改性羧乙基木粉，在保證整體復(fù)合材料的力學(xué)性能的同時(shí)，阻燃性能也得到大大提高。本發(fā)明配方中制備的羧乙基木粉充分利用木粉中所含有的纖維素和半纖維素的羥基，以及木質(zhì)素及木質(zhì)素-多糖復(fù)合體形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其比原有木粉的結(jié)構(gòu)緊密的多，使制得的木塑復(fù)合材料的強(qiáng)度更高，更牢固，大大拓展其使用范圍；同時(shí)對(duì)制備得到的羧乙基木粉進(jìn)行改性，在羧乙基化產(chǎn)物中加入表面改性劑，是基于應(yīng)用表面原位化學(xué)組合法在粉末表面進(jìn)行逐層化學(xué)反應(yīng)，依次高密度地鍵接上兩種表面改性物，生成能夠滿足不同使用要求的界面強(qiáng)度和厚度的界面層以適應(yīng)各種聚合物填充改性體系，使得改性羧乙基木粉與熱塑性塑料之間都具有很強(qiáng)的界面粘合力，使得木粉與塑料之間具有良好的相容性，從而具有良好的力學(xué)性能和加工性能。本發(fā)明的粘結(jié)劑由具有特定配方含量的三聚氰胺樹脂、橡子淀粉和脫硫石膏組成；其中，橡子淀粉冷粘度穩(wěn)定、預(yù)壓性好；脫硫石膏具有足夠的增稠效果；并且，三聚氰胺樹脂與橡子淀粉和脫硫石膏的結(jié)合更適合于改性羧乙基木粉與本發(fā)明的改性塑料的結(jié)合，使得本發(fā)明的木粉與塑料的結(jié)合在保證木粉高填充量的基礎(chǔ)上，具有較強(qiáng)的界面粘合力以及高加工流動(dòng)性。本發(fā)明的阻燃木塑復(fù)合材料由具有特定配方含量的物質(zhì)組成，在這些物質(zhì)的相互協(xié)同作用下，使制得的阻燃木塑復(fù)合材料的阻燃性、界面相容性、粘合力、強(qiáng)度及牢固度得到大大提高，使其兼具原木材料和高分子材料的優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)前景廣闊，具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。具體實(shí)施方式以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1：一種阻燃木塑復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹脂60份、改性羧乙基木粉100份、納米三氧化二銻4份、十溴二苯乙烷16份、敵火龍2份、粘結(jié)劑8份、鈦酸酯偶聯(lián)劑4份、輕質(zhì)碳酸鈣3份、對(duì)苯二胺3份、甘油2-3份以及鈣鋅穩(wěn)定劑2份；木粉為楊樹材質(zhì)木粉。其中，羧乙基木粉的制備方法：取木粉，加入乙二醇將木粉進(jìn)行分散處理，再置于濃度為23%的氫氧化鈉溶液中浸泡2-3小時(shí)，加入氯乙酸進(jìn)行醚化反應(yīng)，得到羧乙基化產(chǎn)物；在所述羧乙基化產(chǎn)物中再依次加入表面改性劑三異丙基鋁和氨丙基三乙氧基硅烷；其中，木粉、乙二醇、氫氧化鈉與氯乙酸的重量比為1：15：3：3。粘結(jié)劑由以下重量份的組分組成：三聚氰胺樹脂100份、橡子淀粉40份和脫硫石膏50份；其制備方法為：按照配方比例將三聚氰胺樹脂、橡子淀粉和脫硫石膏混合，制得。上述阻燃木塑復(fù)合材料的制備方法為：（1）按照配方比例稱取納米三氧化二銻和十溴二苯乙烷，并于50-60℃烘箱中烘干待用；（2）將配方比例的改性羧乙基木粉、環(huán)氧樹脂和輕質(zhì)碳酸鈣混合，80℃下攪拌加熱10分鐘，轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘；（3）在步驟（2）得到的物質(zhì)中再按照配方比例加入步驟（1）烘干得到的納米三氧化二銻和十溴二苯乙烷、敵火龍、粘結(jié)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、對(duì)苯二胺、甘油以及鈣鋅穩(wěn)定劑繼續(xù)加熱攪拌，溫度為140℃，轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)10-20分鐘，充分混合；（3）將步驟（2）得到的物質(zhì)在160℃下擠壓成型，壓力為3-4MPa，冷卻至室溫后，成型，制得。實(shí)施例2：一種阻燃木塑復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹脂80份、改性羧乙基木粉120份、納米三氧化二銻5份、十溴二苯乙烷15份、敵火龍3份、粘結(jié)劑10份、鈦酸酯偶聯(lián)劑5份、輕質(zhì)碳酸鈣2份、對(duì)苯二胺2份、甘油2份以及鈣鋅穩(wěn)定劑3份；木粉為楊樹材質(zhì)木粉。其中，羧乙基木粉的制備方法：取木粉，加入乙二醇將木粉進(jìn)行分散處理，再置于濃度為23%的氫氧化鈉溶液中浸泡2-3小時(shí)，加入氯乙酸進(jìn)行醚化反應(yīng)，得到羧乙基化產(chǎn)物；在所述羧乙基化產(chǎn)物中再依次加入表面改性劑三異丙基鋁和氨丙基三乙氧基硅烷；其中，木粉、乙二醇、氫氧化鈉與氯乙酸的重量比為1：15：3：3。粘結(jié)劑由以下重量份的組分組成：三聚氰胺樹脂100份、橡子淀粉40份和脫硫石膏50份；其制備方法為：按照配方比例將三聚氰胺樹脂、橡子淀粉和脫硫石膏混合，制得。上述阻燃木塑復(fù)合材料的制備方法為：（1）按照配方比例稱取納米三氧化二銻和十溴二苯乙烷，并于50-60℃烘箱中烘干待用；（2）將配方比例的改性羧乙基木粉、環(huán)氧樹脂和輕質(zhì)碳酸鈣混合，90℃下攪拌加熱12分鐘，轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘；（3）在步驟（2）得到的物質(zhì)中再按照配方比例加入步驟（1）烘干得到的納米三氧化二銻和十溴二苯乙烷、敵火龍、粘結(jié)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、對(duì)苯二胺、甘油以及鈣鋅穩(wěn)定劑繼續(xù)加熱攪拌，溫度為130℃，轉(zhuǎn)速為900轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)10-20分鐘，充分混合；（3）將步驟（2）得到的物質(zhì)在150℃下擠壓成型，壓力為3-4MPa，冷卻至室溫后，成型，制得。實(shí)施例3：一種阻燃木塑復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹脂70份、改性羧乙基木粉110份、納米三氧化二銻4份、十溴二苯乙烷15.5份、敵火龍2份、粘結(jié)劑9份、鈦酸酯偶聯(lián)劑4份、輕質(zhì)碳酸鈣3份、對(duì)苯二胺3份、甘油3份以及鈣鋅穩(wěn)定劑2份；木粉為楊樹材質(zhì)木粉。其中，羧乙基木粉的制備方法：取木粉，加入乙二醇將木粉進(jìn)行分散處理，再置于濃度為23%的氫氧化鈉溶液中浸泡2-3小時(shí)，加入氯乙酸進(jìn)行醚化反應(yīng)，得到羧乙基化產(chǎn)物；在所述羧乙基化產(chǎn)物中再依次加入表面改性劑三異丙基鋁和氨丙基三乙氧基硅烷；其中，木粉、乙二醇、氫氧化鈉與氯乙酸的重量比為1：15：3：3。粘結(jié)劑由以下重量份的組分組成：三聚氰胺樹脂100份、橡子淀粉40份和脫硫石膏50份；其制備方法為：按照配方比例將三聚氰胺樹脂、橡子淀粉和脫硫石膏混合，制得。上述阻燃木塑復(fù)合材料的制備方法與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4：一種阻燃木塑復(fù)合材料，包括以下重量份的組分：環(huán)氧樹脂75份、改性羧乙基木粉115份、納米三氧化二銻4.5份、十溴二苯乙烷15份、敵火龍2.5份、粘結(jié)劑9.5份、鈦酸酯偶聯(lián)劑4.5份、輕質(zhì)碳酸鈣2.5份、對(duì)苯二胺2.5份、甘油2份以及鈣鋅穩(wěn)定劑3份；木粉為楊樹材質(zhì)木粉。其中，羧乙基木粉的制備方法：取木粉，加入乙二醇將木粉進(jìn)行分散處理，再置于濃度為23%的氫氧化鈉溶液中浸泡2-3小時(shí)，加入氯乙酸進(jìn)行醚化反應(yīng)，得到羧乙基化產(chǎn)物；在所述羧乙基化產(chǎn)物中再依次加入表面改性劑三異丙基鋁和氨丙基三乙氧基硅烷；其中，木粉、乙二醇、氫氧化鈉與氯乙酸的重量比為1：15：3：3。粘結(jié)劑由以下重量份的組分組成：三聚氰胺樹脂100份、橡子淀粉40份和脫硫石膏50份；其制備方法為：按照配方比例將三聚氰胺樹脂、橡子淀粉和脫硫石膏混合，制得。上述阻燃木塑復(fù)合材料的制備方法與實(shí)施例2相同。試驗(yàn)例將上述實(shí)施例1-4及對(duì)比例1（該對(duì)比例按照現(xiàn)有的木塑復(fù)合材料的制備方法制得）制備的阻燃木塑復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：1、牢固強(qiáng)度測(cè)試：按照ISO527-1-2012標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其牢固強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試；2、彎曲性能測(cè)試：按照GB/T9341-2000標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其彎曲性能進(jìn)行測(cè)試；3、阻燃性能測(cè)試：按照美國(guó)UL94標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試阻燃等級(jí)為V0、V1和V2；測(cè)試數(shù)據(jù)如下表：測(cè)試項(xiàng)目單位實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4對(duì)比例1UL94(32mm）V2V2V2V2V0牢固強(qiáng)度MPa282727.528.518彎曲模量MPa28002765260027901400由上表數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明制得的阻燃木塑復(fù)合材料較普通的木塑復(fù)合材料的阻燃性能、牢固強(qiáng)度和彎曲模量都得到很大程度的提高，這大大擴(kuò)展了本發(fā)明的木塑復(fù)合材料的應(yīng)用范圍，具有極大的發(fā)展前景。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3