CN104861247A - 一种高强阻燃的仿真木材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强阻燃的仿真木材及其制备方法。本发明的一种高强阻燃的仿真木材，其组分按质量百分数配比为：高密度聚乙烯25%～50%、线性低密度聚乙烯15%～20%、农作物秸秆粉10%～15%、碳纤维8%～15%、阻燃剂6%～10%、抗静电剂1%～3%、光稳定剂0.5%～2%、色母粒0.5%～2%、乳化剂0.5%～1.5%、抗氧剂0.1%～0.5%、开口剂0.5%～1%，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、氰尿酸三聚氰胺、双酚A-双（二苯基磷酸酯）、聚苯基膦酸二苯砜酯中的一种。本发明的有益效果是，本发明可替代木材应用于建筑装饰装修及木材家具等领域，而且其生产工艺简单，成本低，所得产品具有高强度、耐老化和阻燃性好等优点。

Description

一种高强阻燃的仿真木材及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学科学领域，具体地说是一种高强阻燃的仿真木材及其制备方法。
背景技术
由于木材具有重量轻、纹理美观、易于机械加工，且属于可再生资源等特点，深受人们的喜欢，将成为了建筑装饰及木制家具中最广泛应用的材料之一；另一方面，由于过度地利用、毁林开荒、只砍不造，使森林资源遭到严重的破环，有的地方植被遭到破坏，水土流失严重等，因而为了造福子孙后代，全球开始禁止砍伐木材，因此木材来源成了建筑材料和木制家具的一大难题。为此，使用一种大众化的材料代替原木材料已经成为了各个厂家及高校、科研院所研发的新方向，于是各类仿真木材也随之出现，并且有些已经逐步得到了广泛应用，然而市场上的仿真木材依然存在质量及生产上的缺陷，需要进一步改进，以更好地提升质量和拓展应用领域等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可替代木材应用于建筑装饰装修及木材家具等领域的高强阻燃的仿真木材及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高强阻燃的仿真木材，其组分按质量百分数配比为：高密度聚乙烯25%～50%、线性低密度聚乙烯15%～20%、农作物秸秆粉10%～15%、碳纤维8%～15%、阻燃剂6%～10%、抗静电剂1%～3%、光稳定剂0.5%～2%、色母粒0.5%～2%、乳化剂0.5%～1.5%、抗氧剂0.1%～0.5%、开口剂0.5%～1%。
所述高密度聚乙烯为分子量在20～40万、密度0.95～0.97g/cm3的低压高密度聚乙烯。
所述线性低密度聚乙烯为分子量为20～50万、密度为0.94～0.97g/cm3的线性低密度聚乙烯。
所述农作物秸秆粉为粒度在100～200目的玉米、小麦、水稻秸秆中的一种或几种。
所述碳纤维为表面经过氧化剂高氯酸溶液预处理、并由γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂活化处理的短切聚丙烯腈碳纤维。
所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、氰尿酸三聚氰胺、双酚A-双（二苯基磷酸酯）、聚苯基膦酸二苯砜酯中的一种。
所述抗静电剂为脂肪酸聚乙二醇酯、聚乙二醇烷基醚、聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺、聚醚酯酰亚胺、丙三醇单硬脂酸酯、烷基磺酸钠、纳米级掺锑氧化锡中的一种。
所述光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
所述色母粒为白色母粒、黑色母粒、灰色母粒、蓝色母粒中的一种。
所述乳化剂为十二烷基硫酸钠。
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂1010与抗氧剂168复配物、抗氧剂1076与抗氧剂168复配物中的一种。
所述开口剂为油酸酰胺。
上述的一种木材阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）、将农作物秸秆进行粉碎至粒度在100～200目的粉末，并在50℃～80℃的条件下干燥至恒重，即得所述农作物秸秆粉，待用；
（2）、将短切聚丙烯腈碳纤维加入质量含量达98%以上的高氯酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～4h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纤维置于质量含量在0.1%～1%的γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述碳纤维，待用；
（3）、按重量配比称取各组分，并加入转速为60～120r/min的混料机中，包括步骤（1）得到的农作物秸秆粉和步骤（2）得到的碳纤维，使一起混合30～60min，待混合均匀后出料；
（4）、将步骤（3）得到的均匀混合物加入双螺杆挤出机熔融挤入到模具中，并且在牵引机的牵引下进入水槽冷却，控制双螺杆挤出机的温度为155℃～220℃，牵引机的牵引速度为6～9m/min，得到的型坯即为本发明的一种高强阻燃的仿真木材。
本发明的有益效果是，本发明可替代木材应用于建筑装饰装修及木材家具等领域，而且其生产工艺简单，成本低，所得产品具有高强度、耐老化和阻燃性好等优点。
具体实施方式
下面结合具体的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：
一种高强阻燃的仿真木材，其组分按质量百分数配比为：高密度聚乙烯25%、线性低密度聚乙烯20%、农作物秸秆粉20%、碳纤维15%、十溴二苯乙烷10%、脂肪酸聚乙二醇酯3%、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮2%、黑色母粒2%、十二烷基硫酸钠1.5%、抗氧剂1010 0.5%、油酸酰胺1%，所述高密度聚乙烯为分子量在20～40万、密度0.95～0.97g/cm3的低压高密度聚乙烯，所述线性低密度聚乙烯为分子量为20～50万、密度为0.94～0.97g/cm3的线性低密度聚乙烯，所述农作物秸秆粉为粒度在100～200目的玉米秸秆，所述碳纤维为表面经过氧化剂高氯酸溶液预处理、并由γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂活化处理的短切聚丙烯腈碳纤维。
制备方法：（1）、将农作物秸秆进行粉碎至粒度在100～200目的粉末，并在50℃～80℃的条件下干燥至恒重，即得所述农作物秸秆粉，待用；（2）、将短切聚丙烯腈碳纤维加入质量含量达98%以上的高氯酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～4h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纤维置于质量含量在0.1%～1%的γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述碳纤维，待用；（3）、按重量配比称取各组分，并加入转速为60～120r/min的混料机中，包括步骤（1）得到的农作物秸秆粉和步骤（2）得到的碳纤维，使一起混合30～60min，待混合均匀后出料；（4）、将步骤（3）得到的均匀混合物加入双螺杆挤出机熔融挤入到模具中，并且在牵引机的牵引下进入水槽冷却，控制双螺杆挤出机的温度为155℃～220℃，牵引机的牵引速度为6～9m/min，得到的型坯即为本发明的一种高强阻燃的仿真木材。
实施例2：
一种高强阻燃的仿真木材，其组分按质量百分数配比为：高密度聚乙烯50%、线性低密度聚乙烯15%、农作物秸秆粉15%、碳纤维10%、氰尿酸三聚氰胺6%、聚乙二醇烷基醚1%、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.5%、灰色母粒1%、十二烷基硫酸钠0.5%、抗氧剂1076 0.2%、油酸酰胺0.8%，所述高密度聚乙烯为分子量在20～40万、密度0.95～0.97g/cm3的低压高密度聚乙烯，所述线性低密度聚乙烯为分子量为20～50万、密度为0.94～0.97g/cm3的线性低密度聚乙烯，所述农作物秸秆粉为粒度在100～200目的水稻秸秆，所述碳纤维为表面经过氧化剂高氯酸溶液预处理、并由γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂活化处理的短切聚丙烯腈碳纤维。
制备方法：（1）、将农作物秸秆进行粉碎至粒度在100～200目的粉末，并在50℃～80℃的条件下干燥至恒重，即得所述农作物秸秆粉，待用；（2）、将短切聚丙烯腈碳纤维加入质量含量达98%以上的高氯酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～4h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纤维置于质量含量在0.1%～1%的γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述碳纤维，待用；（3）、按重量配比称取各组分，并加入转速为60～120r/min的混料机中，包括步骤（1）得到的农作物秸秆粉和步骤（2）得到的碳纤维，使一起混合30～60min，待混合均匀后出料；（4）、将步骤（3）得到的均匀混合物加入双螺杆挤出机熔融挤入到模具中，并且在牵引机的牵引下进入水槽冷却，控制双螺杆挤出机的温度为155℃～220℃，牵引机的牵引速度为6～9m/min，得到的型坯即为本发明的一种高强阻燃的仿真木材。

Claims (8)

1.一种高强阻燃的仿真木材，其特征在于，其组分按质量百分数配比为：高密度聚乙烯25%～50%、线性低密度聚乙烯15%～20%、农作物秸秆粉10%～15%、碳纤维8%～15%、阻燃剂6%～10%、抗静电剂1%～3%、光稳定剂0.5%～2%、色母粒0.5%～2%、乳化剂0.5%～1.5%、抗氧剂0.1%～0.5%、开口剂0.5%～1%。
2.根据权利要求1所述的一种高强阻燃的仿真木材，其特征在于，所述碳纤维为表面经过氧化剂高氯酸溶液预处理、并由γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂活化处理的短切聚丙烯腈碳纤维。
3.根据权利要求1所述的一种高强阻燃的仿真木材，其特征在于，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、氰尿酸三聚氰胺、双酚A-双（二苯基磷酸酯）、聚苯基膦酸二苯砜酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种高强阻燃的仿真木材，其特征在于，所述抗静电剂为脂肪酸聚乙二醇酯、聚乙二醇烷基醚、聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺、聚醚酯酰亚胺、丙三醇单硬脂酸酯、烷基磺酸钠、纳米级掺锑氧化锡中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种高强阻燃的仿真木材，其特征在于，所述光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
6.根据权利要求1所述的一种高强阻燃的仿真木材，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠。
7.根据权利要求1所述的一种高强阻燃的仿真木材，其特征在于，所述开口剂为油酸酰胺。
8.根据权利要求1所述的一种高强阻燃的仿真木材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、将农作物秸秆进行粉碎至粒度在100～200目的粉末，并在50℃～80℃的条件下干燥至恒重，即得所述农作物秸秆粉，待用；
（2）、将短切聚丙烯腈碳纤维加入质量含量达98%以上的高氯酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～4h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纤维置于质量含量在0.1%～1%的γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述碳纤维，待用；
（3）、按重量配比称取各组分，并加入转速为60～120r/min的混料机中，包括步骤（1）得到的农作物秸秆粉和步骤（2）得到的碳纤维，使一起混合30～60min，待混合均匀后出料；
（4）、将步骤（3）得到的均匀混合物加入双螺杆挤出机熔融挤入到模具中，并且在牵引机的牵引下进入水槽冷却，控制双螺杆挤出机的温度为155℃～220℃，牵引机的牵引速度为6～9m/min，得到的型坯即为本发明的一种高强阻燃的仿真木材。
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