CN101899219B - 一种阻燃木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻燃木塑复合材料及其制备方法，该阻燃木塑复合材料包括以下成分：木纤维，质量百分比为30％～60％；塑料，质量百分比为30％～50％；红磷，质量百分比为2％～10％；成炭剂，质量百分比为1％～10％；发泡剂，质量百分比为2％～8％；辅助剂，质量百分比为2％～7％；染料，质量百分比为1％～3％。本发明阻燃木塑复合材料力学性能优越，加工性能好，耐腐蚀、耐潮湿，应用范围更广，与现有的木塑复合材料相比，该阻燃木塑复合材料的弯曲强度、冲击强度、弹性模量都有一定的提高，解决了以往因为阻燃剂加入量大，增加了成本且材料的力学性能大大降低的缺点。

Description

一种阻燃木塑复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料(wood-plastics composites，简称WPC)是以木材为主要原料，经过适当地处理使其与各种塑料通过不同的复合途径生成的高性能、高附加值的绿色环保复合材料。因为它具有美观、防虫、防腐、抗滑寿命长，力学性能好等优点，在最近20年间木塑复合材料渐渐成为复合材料研究的一个热点。它也因其优良的性能被广泛的应用于建筑、装饰、汽车工业、家具材料、栅栏材料、地板等诸多领域。但是由于天然木纤维、PE、PP等塑料都是易燃物质，因此制成的木塑复合材料也十分容易燃烧，使得它在应用过程中受到了很大的限制，例如室内装饰、地板、家具等。

目前大部分采用在木塑复合材料中添加阻燃剂的方式来提高木塑复合材料的阻燃性，减少火灾的发生率。以前曾有人利用聚氯乙烯本身难燃烧的特点，以聚氯乙烯做为基料，再添加适当的阻燃剂制成木塑复合材料。例如公开号为(CN1500832A)该专利采用添加四溴邻苯二甲酸酐和三氧化二锑进行复合制成木塑复合材料。但是由于PVC燃烧会生成氯化氢等有害物质，破坏大气层，对环境造成污染，已经逐步被世界各国禁止使用。后来采用阻燃剂为含卤阻燃剂，虽然含卤阻燃剂具有很好的阻燃性能。但是一旦燃烧后会产生很大的烟雾，使得人员难以辨别方向，甚至造成人员窒息。

再者采用以聚磷酸铵为阻燃剂为主体的热膨胀体系来制备阻燃性木塑复合材料。例如公开号为(CN1837278A)该专利采用聚磷酸铵作为阻燃剂主体，以季戊四醇或淀粉为炭源的膨胀阻燃体系使阻燃木塑复合材料的具有较好的阻燃性。以及申请号为(20061003998.5)的专利采用是是聚乙烯、聚丙烯或它们的混合，然后加入聚磷酸铵，制成木塑复合材料。这两种方法中聚磷酸铵的加入量较大，这样不仅木塑复合材料的成本高而且力学性能大幅度的降低。同时由于混合废旧塑料是各种塑料的混杂，混合时需要比较高的温度，从而容易造成聚磷酸铵的分解，最终影响阻燃木塑材料的阻燃性能。

为了解决上述问题，最近申请号为(200910072237.X)该专利解决了含卤阻燃剂烟雾大，聚磷酸铵为阻燃剂为主题不适合成型加工温度要求高的木塑复合材料的制备及制得的木塑复合材料力学性能差的问题。但是其阻燃剂为无卤阻燃剂焦磷酸三聚氰胺盐或聚磷酸三聚氰胺，制成的木塑复合材料有毒性，甚至会挥发有毒气体，更重要的是生产成本高，没有可适用的价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻燃木塑复合材料，可以有效解决现有木塑复合材料由于组成成分中的天然木纤维、PE、PP等塑料都是易燃物质，使得木塑复合材料也容易燃烧，使其在应用过程中受到了很大限制的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种阻燃木塑复合材料，其特征在于包括以下成分：

(A)木纤维，质量百分比为30％～60％；

(B)塑料，质量百分比为30％～50％；

(C)红磷，质量百分比为2％～10％；

(D)成炭剂，质量百分比为1％～10％；

(E)发泡剂，质量百分比为2％～8％；

(F)辅助剂，质量百分比为2％～7％；

(G)染料，质量百分比为1％～3％。

优选的，塑料为聚乙烯。

优选的，木纤维为木粉，秸秆，谷糠或他们的混合物。

优选的，成炭剂为含有至少三个羟基的长链碳氢化合物，以及季戊四醇和乙二醇的混合物。

优选的，辅助剂包括抗氧剂168，亚磷酸酯类稳定剂和石蜡分散剂。

优选的，发泡剂为纸浆废液，聚磷酸铵和三聚氰胺的混合物。

进一步，还含有Mg(OH)₂或Al(OH)₃或其混合物，质量百分比为0.5％～1.5％。

本发明还提供了一种制备上述阻燃木塑复合材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

a、将回收的废木屑经运输管道输送到料仓进行筛选，再将筛选后的木屑进行脱脂和烘干，然后由风送系统将木屑输送到另一料仓备存，备存料仓中温度控制在110～120℃；

b、将回收的塑料先进行分类、破碎，然后从运输管道输送到料仓进入塑料造料机进行再造粒，造粒后的塑料颗粒再由风送系统输送管道进入另一料仓备存，造粒时温度控制在210～250℃；

c、将上述的木屑和塑料颗粒置于混合机中进行混合搅拌，在搅拌同时加入染料进行染色，搅拌过程中控制温度在110～120℃，转速控制在50～300rpm，至搅拌均匀；

d、将红磷、发泡剂、成炭剂、辅助剂加入混合机中，在110～120℃温度，50～300rpm的转速下混合搅拌10～20分钟；

e、再控制混合机的转速在350～450rpm，搅拌冷却至30～60℃得到预混料；

f、将预混料置于高速混合机中高温改性，温度控制在210～250℃，进行熔融复合得到木塑复合材料的熔体；

g、将木塑复合材料熔体由运输管道送到双螺杆造粒机进行造粒，由风送系统输送管道在输送过程中进行冷却后，进入储料罐备存；

h、将上述木塑颗粒再由平行双螺杆挤出机挤出成型，经定长和分切，经自然冷却5～7小时后包装，最后经检验后入库待销，制成阻燃木塑复合材料。

本发明由于采用了上述技术方案，制成的阻燃木塑复合材料力学性能优越，加工性能好，耐腐蚀、耐潮湿，氧指数为26％～36％，应用范围更广，特别适用于室内地板，天花板，办公用具，门窗材料等对阻燃性要求很高的场合，生产工艺过程简便，效率高。与现有的木塑复合材料相比，该阻燃木塑复合材料的弯曲强度、冲击强度、弹性模量都有一定的提高，不仅解决了以往因为阻燃剂加入量大，增加了成本且材料的力学性能大大降低的缺点，使得木塑复合材料的阻燃性能比较高，而且其力学性能比一般的木塑材料要高，经济，环保，无污染，现已经用于世博会中国馆的建设。

附图说明

图1为本发明阻燃木塑复合材料制备方法的流程框图。

具体实施方式

实施例一：

一种阻燃木塑复合材料，包括55kg含水率10％的废木屑，可回收塑料45kg，染料2kg，红磷2.5kg，发泡剂2kg，辅助剂3kg，成炭剂1kg。

如图1所示，上述阻燃木塑复合材料的制备方法如下：

将回收的废木屑经运输管道输送到料仓进行筛选，再将筛选后的木屑进行脱脂和烘干，然后由风送系统将木屑输送到另一料仓备存，备存料仓中温度控制在110℃。

将回收的塑料先进行分类、破碎，然后从运输管道输送到料仓进入塑料造料机进行再造粒，造粒后的塑料颗粒再由风送系统输送管道进入另一料仓备存，造粒时温度控制在230℃。

将上述的木屑和塑料颗粒置于混合机中进行混合搅拌，在搅拌同时加入染料进行着色，搅拌过程中控制温度在110℃，转速控制在150rpm，至搅拌均匀。

将红磷、发泡剂、成炭剂、辅助剂加入混合机中，在120℃温度，250rpm的转速下混合搅拌20分钟。

再控制混合机的转速在400rpm，搅拌冷却至50℃得到预混料。将预混料置于高速混合机中高温改性，温度控制在250℃，进行熔融复合得到木塑复合材料的熔体。

将木塑复合材料熔体由运输管道送到双螺杆造粒机进行造粒，由风送系统输送管道在输送过程中进行冷却后，进入储料罐备存，主机转速125HZ，电流175A。

将上述木塑颗粒再由平行双螺杆挤出机挤出成型，温度控制在130～180℃主机转速28HZ，电流42A。经后道附机定长，由自动高速切割机分切，经自然冷却6小时后包装，最后经检验后入库待销，制成阻燃木塑复合材料。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：红磷为4kg，其余相同。

实施例三：

本实施例与实施例一的区别在于：红磷为5kg，其余相同。

实施例四：

本实施例与实施例一的区别在于：在将红磷、发泡剂、成炭剂、辅助剂加入混合机中的同时，再加入1kg的Mg(OH)₂和Al(OH)₃的混合物，其余相同。

对按照上述四个实施例制得的标准试件(其截面尺寸宽为40mm，厚为30mm)进行测试。试件编号见如下表1，对其力学性能及化学性能性能的测试结果，见如下表2：

表1

表2

综合表2进行分析，可见本发明与未加阻燃剂的材料相比确实有很好的阻燃效果。红磷的量控制在3％左右效果最佳；加入Mg(OH)₂、Al(OH)₃混合使用效果更明显。

Claims (1)

1.一种制备阻燃木塑复合材料的方法，其特征在于：所述阻燃木塑复合材料包括以下成分：

(A)木纤维，质量百分比为30％～60％；

(B)塑料，质量百分比为30％～50％；

(C)红磷，质量百分比为2％～10％；

(D)成炭剂，质量百分比为1％～10％；

(E)发泡剂，质量百分比为2％～8％；

(F)辅助剂，质量百分比为2％～7％；

(G)染料，质量百分比为1％～3％；

并采用以下制备步骤：

a、将回收的废木屑经运输管道输送到料仓进行筛选，再将筛选后的木屑进行脱脂和烘干，然后由风送系统将木屑输送到另一料仓备存，备存料仓中温度控制在110～120℃；

b、将回收的塑料先进行分类、破碎，然后从运输管道输送到料仓进入塑料造料机进行再造粒，造粒后的塑料颗粒再由风送系统输送管道进入另一料仓备存，造粒时温度控制在210～250℃；

c、将上述的木屑和塑料颗粒置于混合机中进行混合搅拌，在搅拌同时加入染料进行着色，搅拌过程中控制温度在110～120℃，转速控制在50～300rpm，至搅拌均匀；

d、将红磷、发泡剂、成炭剂、辅助剂加入混合机中，在110～120℃温度，50～300rpm的转速下混合搅拌10～20分钟；

e、再控制混合机的转速在350～450rpm，搅拌冷却至30～60℃得到预混料；

f、将预混料置于高速混合机中高温改性，温度控制在210～250℃，进行熔融复合得到木塑复合材料的熔体；

g、将木塑复合材料熔体由运输管道送到双螺杆造粒机进行造粒，由风送系统输送管道在输送过程中进行冷却后，进入储料罐备存；

h、将上述木塑颗粒再由平行双螺杆挤出机挤出成型，经定长和分切，经自然冷却5～7小时后包装，最后经检验后入库待销，制成阻燃木塑复合材料。

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