本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種含導(dǎo)電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復(fù)合材料，及其制備工藝。
背景技術(shù)：
木塑復(fù)合材料是以農(nóng)業(yè)廢棄物為主要原料，減少了植物秸桿和廢舊塑料焚燒對(duì)環(huán)境造成的污染，具有環(huán)境友好性和可持續(xù)性的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于建筑材料、家具、包裝運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)。木塑復(fù)合材料的研究和應(yīng)用對(duì)尋求木材替代材料具有重要意義。
杜鳳在其碩士學(xué)位論文《碳纖維增強(qiáng)木纖維/聚乙烯復(fù)合材料的制備及性能硏究》中，分別使用短切碳纖維、連續(xù)長碳纖維代替木塑復(fù)合材料中部分木纖維，研究了碳纖維添加量、碳纖維表面處理、碳布木塑板組合工藝結(jié)構(gòu)以及不同的加工工藝對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能和其他性能的影響。但是存在力學(xué)性能、沖擊性能、阻燃性能不足。
本發(fā)明先將楊木粉研磨粉碎、過篩、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡處理，過濾、水洗、干燥后得到改性木纖維，改性后的木纖維在基體中的分散性好，相容性高，與基體的界面結(jié)合性能得到改善；且提高了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊韌性，提高了復(fù)合材料的綜合性能和耐熱性。用三聚氰胺對(duì)聚磷酸銨進(jìn)行活化改性處理后，再與可膨脹石墨、包覆紅磷混合球磨，相互間存在協(xié)同作用，得到復(fù)合阻燃劑，用于提高復(fù)合材料的阻燃性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種含導(dǎo)電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復(fù)合材料及其制備工藝，依照該工藝制備的復(fù)合材料力學(xué)性能好，且具有良好的阻燃性能、抗靜電性能。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
橡膠粉50-60，楊木粉40-50，高密度聚乙烯30-40，馬來酸酐接枝聚乙烯3-6，碳纖維2-5，PE蠟2-3，聚磷酸銨6-9，三聚氰胺5-7，可膨脹石墨4-6，包覆紅磷2-4，導(dǎo)電炭黑7-11，KH550、丙烯酸溶液、NaOH溶液、乙醇、乙二醇、蒸餾水適量。
一種含導(dǎo)電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復(fù)合材料，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：
a. 將橡膠粉研磨粉碎，過60-100目篩，置于200-500W的微波下處理5-10min后，再1:10-20加入NaOH溶液中浸泡處理1-2h，抽濾、水洗至中性，90-100℃下干燥2-4h，待用；
b. 將楊木粉研磨粉碎，過20-40目篩后，放入鼓風(fēng)干燥箱中于100-120℃干燥2-4h，1:10-20加入丙烯酸溶液中，浸泡處理1-3h后，過濾，再1:10-15加入KH550/乙醇溶液中，浸泡處理2-3h，過濾、水洗3-5次，于80-90℃烘箱中干燥3-6h，得改性木纖維；
c. 將a、b中所得物料與碳纖維、馬來酸酐接枝聚乙烯機(jī)械攪拌混合1-2h，再與高密度聚乙烯混合加入高速混合機(jī)中，1:2-3投入PE蠟、KH550，在70-80℃下攪拌1-2h，混合均勻，待用；
d. 將聚磷酸銨、三聚氰胺放入反應(yīng)釜中，升溫至240-260℃反應(yīng)3-4h后，過濾、乙二醇洗滌3-5次，在100-120℃下真空烘干，得活化改性聚磷酸銨，將其與可膨脹石墨、包覆紅磷混合，研磨粉碎過100-200目篩，待用；
e. 將導(dǎo)電炭黑在100-110℃下烘干5-8h，1:5:10-20與KH550、乙醇混合，于60-70℃恒溫水浴攪拌1-2h后，抽濾、水洗3-5次，產(chǎn)物在100-120℃烘箱中烘干后得改性導(dǎo)電炭黑，將其與c、d中所得物料倒入喂料斗，用雙螺桿擠出機(jī)于150-175℃熔融擠出造粒，注塑成型，得木橡塑三元復(fù)合材料。
其中，步驟a中NaOH溶液濃度為1-3%；步驟b中丙烯酸溶液濃度為0.1-0.3mol/L；步驟b中所述KH550/乙醇溶液是將3-5份的KH550 1:5:90-100溶解于蒸餾水、乙醇中，并將溶液pH調(diào)節(jié)為3-5。
本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理如下：
（1）先將楊木粉研磨粉碎、過篩、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡處理，過濾、水洗、干燥后得到改性木纖維，改性后的木纖維在基體中的分散性好，相容性高，與基體的界面結(jié)合性能得到改善；且提高了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊韌性，提高了復(fù)合材料的綜合性能和耐熱性。
（2）用三聚氰胺對(duì)聚磷酸銨進(jìn)行活化改性處理后，再與可膨脹石墨、包覆紅磷混合球磨，相互間存在協(xié)同作用，得到復(fù)合阻燃劑，用于提高復(fù)合材料的阻燃性能。
（3）楊木粉為增強(qiáng)相，橡膠粉為彈性相，塑料基體為膠黏劑，采用熔融擠出-注塑成型的方法制備了三元復(fù)合材料，經(jīng)過微波改性、硅烷偶聯(lián)劑處理的橡膠粉，表面的羥基數(shù)量增多，極性增強(qiáng)，橡膠粉的加入，改善了材料的沖擊強(qiáng)度，橡膠粉與楊木粉具有互補(bǔ)性，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐老化性。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例
一種含導(dǎo)電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復(fù)合材料，由下述重量份(g)的原料制得：
橡膠粉50，楊木粉40，高密度聚乙烯30，馬來酸酐接枝聚乙烯6，碳纖維5，PE蠟3，聚磷酸銨9，三聚氰胺7，可膨脹石墨6，包覆紅磷4，導(dǎo)電炭黑11，KH550、丙烯酸溶液、NaOH溶液、乙醇、乙二醇、蒸餾水適量。
一種含導(dǎo)電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復(fù)合材料，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：
a. 將橡膠粉研磨粉碎，過60-100目篩，置于200-500W的微波下處理5-10min后，再1:10-20加入NaOH溶液中浸泡處理1-2h，抽濾、水洗至中性，90-100℃下干燥2-4h，待用；
b. 將楊木粉研磨粉碎，過40目篩后，放入鼓風(fēng)干燥箱中于100-120℃干燥3h，1:20加入丙烯酸溶液中，浸泡處理2h后，過濾，再1:15加入KH550/乙醇溶液中，浸泡處理3h，過濾、水洗3次，于80-90℃烘箱中干燥4h，得改性木纖維；
c. 將a、b中所得物料與碳纖維、馬來酸酐接枝聚乙烯機(jī)械攪拌混合1h，再與高密度聚乙烯、剩余份的KH550、PE蠟加入高速混合機(jī)中，在70-80℃下攪拌1h，混合均勻，待用；
d. 將聚磷酸銨、三聚氰胺放入反應(yīng)釜中，升溫至240-260℃反應(yīng)3h后，過濾、乙二醇洗滌3次，在100-120℃下真空烘干，得活化改性聚磷酸銨，將其與可膨脹石墨、包覆紅磷混合，研磨粉碎過100目篩，待用；
e. 將導(dǎo)電炭黑在100-110℃下烘干5h，1:5:20與KH550、乙醇混合，于60-70℃恒溫水浴攪拌2h后，抽濾、水洗3次，產(chǎn)物在110-120℃烘箱中烘干后得改性導(dǎo)電炭黑，將其與c、d中所得物料倒入喂料斗，用雙螺桿擠出機(jī)于160-170℃熔融擠出造粒，注塑成型，得木橡塑三元復(fù)合材料。