CN105860232A - 一种高强度抗冲击木塑材料及其制备方法 - Google Patents

一种高强度抗冲击木塑材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度抗冲击木塑材料，它是由下述重量份的原料组成的：环烷酸锂0.1‑0.2、硬脂酸钡4‑5、月桂醇硫酸钠0.5‑1、氧化石墨烯2‑3、聚磷酸铵14‑20、三聚氰胺3‑4、钛酸四丁酯7‑10、二甲基二乙氧基硅烷27‑30、乙酰丙酮0.3‑0.4、秸秆粉130‑140、顺丁烯二酸二丁酯3‑5、1，2‑二甲基咪唑0.4‑1、聚四氢呋喃醚二醇3‑4、抗冲击助剂4‑7、高密度聚乙烯160‑190、甲基三乙氧基硅烷31‑40。本发明制备了含钛的硅树脂，与包覆聚磷酸铵的密胺甲醛树脂混合改性，使得成品不仅具有较好的阻燃性能，还具有很好的防水、耐热性。

Description

一种高强度抗冲击木塑材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及木塑材料技术领域，尤其涉及一种高强度抗冲击木塑材料及其制备方法。
背景技术
挤出等不同加工方式制成的改性热塑性材料。近年随全球资源日趋枯竭，社会环保意识日见高涨，对木材和石化产品应用提出了更高要求。在这样的背景下，木塑复合材料这种既能发挥材料中各组分的优点，克服因木材强度低、变异性大及有机材料弹性模量低等造成的使用局限性，又能充分利用废弃的木材和塑料，减少环境污染。目前，提高材料附加值的产品愈来愈受到人们广泛关注；而如何提高其阻燃、耐热等性能以提高其安全性能更是尤为重要；近年来，聚磷酸铵基膨胀型阻燃剂因其无卤、阻燃性能优越等特点被用于聚丙烯的阻燃。然而聚磷酸铵易吸湿、与聚合物相容性不好等缺陷限制其应用范围，但通过改性可以克服这些缺点。用表面改性剂进行表面改性处理，以及微胶囊包覆是聚磷酸铵改性的常用方法，有研究表明，用密胺甲醛树脂微胶囊包覆改性聚磷酸铵 可以有效降低聚磷酸铵在水中的溶解度、提高其与聚合物基材的相容性以及在聚合物中的阻燃性能。密胺甲醛树脂包覆工艺通常是先制备密胺甲醛树脂预聚物，然后预聚物在聚磷酸铵表面原位聚合形成密胺甲醛树脂，但反应过程中三聚氰胺损失较多且溶剂回收困难，原料消耗大，还存在环境污染问题。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高强度抗冲击木塑材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高强度抗冲击木塑材料，它是由下述重量份的原料组成的：
环烷酸锂0.1-0.2、硬脂酸钡4-5、月桂醇硫酸钠0.5-1、氧化石墨烯2-3、聚磷酸铵14-20、三聚氰胺3-4、钛酸四丁酯7-10、二甲基二乙氧基硅烷27-30、乙酰丙酮0.3-0.4、秸秆粉130-140、顺丁烯二酸二丁酯3-5、1，2-二甲基咪唑0.4-1、聚四氢呋喃醚二醇3-4、抗冲击助剂4-7、高密度聚乙烯160-190、甲基三乙氧基硅烷31-40。
所述的一种高强度抗冲击木塑材料，所述的抗冲击助剂的由下述重量百分比的原料混合，搅拌均匀组成的：
聚异丁烯10-13%、硅酸镁铝40-50%、硬酸酸锌1.7-2%、氮化硅1-2%、剩余的为无水乙醇。
一种所述的高强度抗冲击木塑材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将1，2-二甲基咪唑加入5-7倍重量10-15%的甲醇水溶液中，搅拌条件下加入聚四氢呋喃醚二醇，在70-75℃下预热10-20分钟，保温备用，记为甲基咪唑的醇溶液；
（2）将聚磷酸铵加入到250-260℃的油浴中，保温加热30-40分钟，加入三聚氰胺，在上述温度下密封搅拌100-120分钟，出料冷却，加入到混合料重量2-2.5倍的、10-13%的甲醇水溶液中，送入76-80℃的恒温水浴中，加入甲基咪唑的醇溶液，400-500转/分密封搅拌100-120分钟，出料，得聚磷酸铵改性树脂醇液；
（3）将甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷混合，加入到混合料重量6-8倍的、10-15%的盐酸溶液，搅拌均匀，得硅烷复合酸液；
（4）将抗冲击助剂加入20-30倍的水中，加入月桂醇硫酸钠，超声分散3-4分钟，与硅烷复合酸液混合，50-60℃下保温搅拌3-4小时，记为抗冲击硅烷复合酸液；
（5）将顺丁烯二酸二丁酯、钛酸四丁酯混合，加入混合料重量20-30%的水，搅拌30-40分钟，得预水解复合酯；
（6）将预水解复合酯、乙酰丙酮混合，加入到混合料重量4-6倍的无水乙醇中，在50-57℃下保温搅拌60-70分钟，加入抗冲击硅烷复合酸液，保温反应2-3小时，出料，与聚磷酸铵改性树脂醇液混合，加入氧化石墨烯，100-200转/分搅拌17-20分钟，过滤，将沉淀水洗3-4次，于60-65℃下鼓风干燥20-25小时，再在140-145℃下干燥1-2小时，得钛杂化复合树脂；
（7）将钛杂化复合树脂与剩余各原料混合，送入双螺杆挤出机，挤出成型，冷却定型，即得所述木塑复合材料。
本发明的优点是：本发明先将聚磷酸铵在一定温度热活化，使聚磷酸铵在受热条件下部分失氨，颗粒产生酸性的游离-OH基，然后将三聚氰胺枝接到活化聚磷酸铵 的表面，使聚磷酸铵 与三聚氰胺通过化学键紧密相连，再用甲醛与聚磷酸铵表面上的三聚氰胺交联，在聚磷酸铵表面形成了密胺甲醛树脂，在燃烧时可以分解产生膨胀炭层，阻碍了分解产生的可燃性气体向火焰的传递以及热从火焰向聚合物基体的传递，从而使复合材料自熄，从而提高了成品木塑材料的阻燃性能，本发明还制备了含钛的硅树脂，与包覆聚磷酸铵的密胺甲醛树脂混合改性，使得成品不仅具有较好的阻燃性能，还具有很好的防水、耐热性；本发明加入了抗冲击助剂，可以有效的提高木塑材料的抗冲击性能。
具体实施方式
一种高强度抗冲击木塑材料，它是由下述重量份的原料组成的：
环烷酸锂0.1、硬脂酸钡4、月桂醇硫酸钠0.5、氧化石墨烯2、聚磷酸铵14、三聚氰胺3、钛酸四丁酯7、二甲基二乙氧基硅烷27、乙酰丙酮0.3、秸秆粉130、顺丁烯二酸二丁酯3、1，2二甲基咪唑0.4、聚四氢呋喃醚二醇3、抗冲击助剂4、高密度聚乙烯160、甲基三乙氧基硅烷31。
所述的一种高强度抗冲击木塑材料，所述的抗冲击助剂的由下述重量百分比的原料混合，搅拌均匀组成的：
聚异丁烯10%、硅酸镁铝40%、硬酸酸锌1.7%、氮化硅1%、剩余的为无水乙醇。
一种所述的高强度抗冲击木塑材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将1，2二甲基咪唑加入5倍重量10%的甲醇水溶液中，搅拌条件下加入聚四氢呋喃醚二醇，在70℃下预热10分钟，保温备用，记为甲基咪唑的醇溶液；
（2）将聚磷酸铵加入到250℃的油浴中，保温加热30分钟，加入三聚氰胺，在上述温度下密封搅拌100分钟，出料冷却，加入到混合料重量2倍的、10%的甲醇水溶液中，送入76℃的恒温水浴中，加入甲基咪唑的醇溶液，400转/分密封搅拌100分钟，出料，得聚磷酸铵改性树脂醇液；
（3）将甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷混合，加入到混合料重量6倍的、10%的盐酸溶液，搅拌均匀，得硅烷复合酸液；
（4）将抗冲击助剂加入20倍的水中，加入月桂醇硫酸钠，超声分散3分钟，与硅烷复合酸液混合，50℃下保温搅拌3小时，记为抗冲击硅烷复合酸液；
（5）将顺丁烯二酸二丁酯、钛酸四丁酯混合，加入混合料重量20%的水，搅拌30分钟，得预水解复合酯；
（6）将预水解复合酯、乙酰丙酮混合，加入到混合料重量4倍的无水乙醇中，在50℃下保温搅拌60分钟，加入抗冲击硅烷复合酸液，保温反应2小时，出料，与聚磷酸铵改性树脂醇液混合，加入氧化石墨烯，100转/分搅拌17分钟，过滤，将沉淀水洗3次，于60℃下鼓风干燥20小时，再在140℃下干燥1小时，得钛杂化复合树脂；
（7）将钛杂化复合树脂与剩余各原料混合，送入双螺杆挤出机，挤出成型，冷却定型，即得所述木塑复合材料。
性能测试：
吸水厚度膨胀率（%）：≤1；
静曲强度（MPa）：≥20。

Claims (3)

1.一种高强度抗冲击木塑材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
环烷酸锂0.1-0.2、硬脂酸钡4-5、月桂醇硫酸钠0.5-1、氧化石墨烯2-3、聚磷酸铵14-20、三聚氰胺3-4、钛酸四丁酯7-10、二甲基二乙氧基硅烷27-30、乙酰丙酮0.3-0.4、秸秆粉130-140、顺丁烯二酸二丁酯3-5、1，2-二甲基咪唑0.4-1、聚四氢呋喃醚二醇3-4、抗冲击助剂4-7、高密度聚乙烯160-190、甲基三乙氧基硅烷31-40。
2.根据权利要求1所述的一种高强度抗冲击木塑材料，其特征在于，所述的抗冲击助剂的由下述重量百分比的原料混合，搅拌均匀组成的：聚异丁烯10-13%、硅酸镁铝40-50%、硬酸酸锌1.7-2%、氮化硅1-2%、剩余的为无水乙醇。
3.一种如权利要求1所述的高强度抗冲击木塑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将1，2-二甲基咪唑加入5-7倍重量10-15%的甲醇水溶液中，搅拌条件下加入聚四氢呋喃醚二醇，在70-75℃下预热10-20分钟，保温备用，记为甲基咪唑的醇溶液；
（2）将聚磷酸铵加入到250-260℃的油浴中，保温加热30-40分钟，加入三聚氰胺，在上述温度下密封搅拌100-120分钟，出料冷却，加入到混合料重量2-2.5倍的、10-13%的甲醇水溶液中，送入76-80℃的恒温水浴中，加入甲基咪唑的醇溶液，400-500转/分密封搅拌100-120分钟，出料，得聚磷酸铵改性树脂醇液；
（3）将甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷混合，加入到混合料重量6-8倍的、10-15%的盐酸溶液，搅拌均匀，得硅烷复合酸液；
（4）将抗冲击助剂加入20-30倍的水中，加入月桂醇硫酸钠，超声分散3-4分钟，与硅烷复合酸液混合，50-60℃下保温搅拌3-4小时，记为抗冲击硅烷复合酸液；
（5）将顺丁烯二酸二丁酯、钛酸四丁酯混合，加入混合料重量20-30%的水，搅拌30-40分钟，得预水解复合酯；
（6）将预水解复合酯、乙酰丙酮混合，加入到混合料重量4-6倍的无水乙醇中，在50-57℃下保温搅拌60-70分钟，加入抗冲击硅烷复合酸液，保温反应2-3小时，出料，与聚磷酸铵改性树脂醇液混合，加入氧化石墨烯，100-200转/分搅拌17-20分钟，过滤，将沉淀水洗3-4次，于60-65℃下鼓风干燥20-25小时，再在140-145℃下干燥1-2小时，得钛杂化复合树脂；
（7）将钛杂化复合树脂与剩余各原料混合，送入双螺杆挤出机，挤出成型，冷却定型，即得所述木塑复合材料。
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