CN107090117A - 高效阻燃复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高效阻燃复合材料及其制备方法，所述复合材料由作为基材的基体材料和作为辅材的辅助材料组成；所述基体材料包括以下重量份的原料组成：聚乙烯10‑15份，琥珀2‑3份，丙烯腈‑苯乙烯树脂15‑20份，虫胶1.5‑2.5份，蜜蜡1.2‑1.8份，萜烯树脂1.2‑1.5份，浮油松香1.3‑2.0份，翳珀0.5‑1.0份，水杨醛1.5‑1.8份，聚乙烯醇1.2‑2.0份。本发明提供的复合材料可通过调节各组分配比来满足不同的阻燃要求，方法简单，成本低，各种原材料价廉易得，所提供的制备方法能够满足大批量生产需求，适合流水线生产，制得的复合材料环保无污染，可回收利用。

Description

高效阻燃复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及木塑材料技术领域，具体涉及一种高效阻燃复合材料及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料是国内外近年蓬勃兴起的一类新型复合材料，与纯木相比，它不需要防腐处理、对环境友好、不需要日常维护，使用寿命比木材长，不吸湿，不腐烂，防虫，对冷、热环境不敏感。它具有良好的强度性能，优良的可调整性能，具有紫外线光稳定性、着色性良好，原料来源广泛，可以根据需要，制成任意形状和尺寸大小；加工方便，可以进行锯、刨和粘接，或用钉子、螺栓固定，使用木工工具即可完成，且握钉力明显优于其他合成材料；不需利用有毒化学物质进行处理，不含甲醛；有木材的外观，比塑料制品更高的硬度；废弃后可重复使用和回收再利用，而且能够生物降解，有利于环保等诸多优点。但也存在一些明显不足，如不阻燃，无法满足一些需要阻燃的场合的使用需要，从而限定了其使用范围。所以，对传统塑木复合材料进行改性，改善其阻燃性能就十分必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高效阻燃复合材料及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种高效阻燃复合材料，所述复合材料由作为基材的基体材料和作为辅材的辅助材料组成；所述基体材料包括以下重量份的原料组成：
聚乙烯10-15份，琥珀2-3份，丙烯腈-苯乙烯树脂15-20份，虫胶1.5-2.5份，蜜蜡1.2-1.8份，萜烯树脂1.2-1.5份，浮油松香1.3-2.0份，翳珀0.5-1.0份，水杨醛1.5-1.8份，聚乙烯醇1.2-2.0份。
所述辅助材料包括以下重量份的原料组成：
木粉5-10份，百合花粉0.8-1.5份，滑石粉0.5-1.2份，石英粉0.2-0.5份，碳酸钾粉末0.3-0.5份，表面活性剂1.0-1.5份，珠光粉0.3-0.7份。
所述木粉为杨木粉、竹木粉、桃木粉中的一种或他们的混合物。
所述基体材与所述辅助材料质量比为2:0.5-1。
所述木粉粒径目数为80-100目。
一种高效阻燃复合材料制备方法，包括前处理工序和后处理工序，所述前处理工序包括分别对所述基体材料和所述辅助材料进行改性处理。
所述前处理工序对所述基体材料进行改性处理是将所述基体材料在基体浸泡液中浸泡。
所述基体浸泡液由以下重量份的原料组成：
海藻油5-8份，八甲基硅氧烷1.0-1.8份，异黄酮0.4-1.0份，己内酰胺1.2-2.0份，柠檬酸0.6-1.2份，油性剂0.8-1.2份，甲酸0.3-0.7份，乙醇0.5-0.8份，次氯酸钠0.3-0.5份。
所述前处理工序对所述辅助材料进行改性处理是将所述辅助材料在电解池中进行电解处理。
所述后处理工序包括以下步骤：
(1)按配方量分别称取基体材料和辅助材料；
(2)将组成基体材料的原料置于搅拌釜内搅拌5-10分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度180℃-190℃，模头温度190℃-200℃，得到基体粒子；
(3)按重量配比将步骤(2)所得基体粒子与辅助材料混合并搅拌均匀后置于搅拌釜内并再次搅拌3-5分钟，得混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料置于挤出机中，进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度150℃-160℃，模头温度160℃-170℃，得到复合材料粒子；
(5)采用机器将所得复合材料粒子挤出成所需形状板材，挤出机机筒温度160℃-170℃，模头温度170℃-180℃，即完成。
本发明的有益效果为：
将聚乙烯与琥珀、丙烯腈-苯乙烯树脂、虫胶等组分混合，通过共混改性改善聚乙烯阻燃性能，利用琥珀、丙烯腈-苯乙烯树脂、虫胶等组分和聚乙烯复合体系在燃烧时的凝聚相阻燃作用来提高材料的阻燃性能，方法简单，成本低，能够方便灵活地调节所得到的材料的阻燃性能和阻燃级别，满足各种实际应用的需要；将基体材料在浸泡液中浸泡通过共聚、交联、接枝等化学反应把阻燃元素或基团引入基体材料分子主链或侧链，将易燃、可燃材料转化为具有本质阻燃性能的材料；辅助材料中含有的石英粉、滑石粉、碳酸钾粉末与基体材料结合高温下通过化学改性将钾、硅等原子引入高分子链中能够有效提高高分子材料的阻燃性能；本发明提供的复合材料可通过调节各组分配比来满足不同的阻燃要求，方法简单，成本低，各种原材料价廉易得，所提供的制备方法能够满足大批量生产需求，适合流水线生产，制得的复合材料环保无污染，可回收利用。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种高效阻燃复合材料，所述复合材料由作为基材的基体材料和作为辅材的辅助材料组成；
所述基体材料包括以下重量份的原料组成：
聚乙烯10份，琥珀2份，丙烯腈-苯乙烯树脂15份，虫胶1.5份，蜜蜡1.2份，萜烯树脂1.2份，浮油松香1.3份，翳珀0.5份，水杨醛1.5份，聚乙烯醇1.2份。
所述辅助材料包括以下重量份的原料组成：
木粉5份，百合花粉0.8份，滑石粉0.5份，石英粉0.2份，碳酸钾粉末0.3份，表面活性剂1.0份，珠光粉0.3份。
所述木粉为杨木粉、竹木粉、桃木粉中的一种或他们的混合物。
所述基体材与所述辅助材料质量比为2:0.5-1。
所述木粉粒径目数为80-100目。
一种高效阻燃复合材料制备方法，包括前处理工序和后处理工序，所述前处理工序包括分别对所述基体材料和所述辅助材料进行改性处理。
所述前处理工序对所述基体材料进行改性处理是将所述基体材料在基体浸泡液中浸泡。
所述基体浸泡液由以下重量份的原料组成：
海藻油5份，八甲基硅氧烷1.0份，异黄酮0.4份，己内酰胺1.2份，柠檬酸0.6份，油性剂0.8份，甲酸0.3份，乙醇0.5份，次氯酸钠0.3份。
所述前处理工序对所述辅助材料进行改性处理是将所述辅助材料在电解池中进行电解处理。
所述后处理工序包括以下步骤：
(1)按配方量分别称取基体材料和辅助材料；
(2)将组成基体材料的原料置于搅拌釜内搅拌5-10分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度180℃-190℃，模头温度190℃-200℃，得到基体粒子；
(3)按重量配比将步骤(2)所得基体粒子与辅助材料混合并搅拌均匀后置于搅拌釜内并再次搅拌3-5分钟，得混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料置于挤出机中，进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度150℃-160℃，模头温度160℃-170℃，得到复合材料粒子；
(5)采用机器将所得复合材料粒子挤出成所需形状板材，挤出机机筒温度160℃-170℃，模头温度170℃-180℃，即完成。
实施例2
一种高效阻燃复合材料，所述复合材料由作为基材的基体材料和作为辅材的辅助材料组成；
所述基体材料包括以下重量份的原料组成：
聚乙烯13份，琥珀2.5份，丙烯腈-苯乙烯树脂18份，虫胶2.0份，蜜蜡1.25份，萜烯树脂1.3份，浮油松香1.7份，翳珀0.7份，水杨醛1.6份，聚乙烯醇1.6份。
所述辅助材料包括以下重量份的原料组成：
木粉5份，百合花粉0.8份，滑石粉0.5份，石英粉0.2份，碳酸钾粉末0.3份，表面活性剂1.0份，珠光粉0.3份。
所述木粉为杨木粉、竹木粉、桃木粉中的一种或他们的混合物。
所述基体材与所述辅助材料质量比为2:0.5-1。
所述木粉粒径目数为80-100目。
一种高效阻燃复合材料制备方法，包括前处理工序和后处理工序，所述前处理工序包括分别对所述基体材料和所述辅助材料进行改性处理。
所述前处理工序对所述基体材料进行改性处理是将所述基体材料在基体浸泡液中浸泡。
所述基体浸泡液由以下重量份的原料组成：
海藻油5份，八甲基硅氧烷1.0份，异黄酮0.4份，己内酰胺1.2份，柠檬酸0.6份，油性剂0.8份，甲酸0.3份，乙醇0.5份，次氯酸钠0.3份。
所述前处理工序对所述辅助材料进行改性处理是将所述辅助材料在电解池中进行电解处理。
所述后处理工序包括以下步骤：
(1)按配方量分别称取基体材料和辅助材料；
(2)将组成基体材料的原料置于搅拌釜内搅拌5-10分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度180℃-190℃，模头温度190℃-200℃，得到基体粒子；
(3)按重量配比将步骤(2)所得基体粒子与辅助材料混合并搅拌均匀后置于搅拌釜内并再次搅拌3-5分钟，得混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料置于挤出机中，进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度150℃-160℃，模头温度160℃-170℃，得到复合材料粒子；
(5)采用机器将所得复合材料粒子挤出成所需形状板材，挤出机机筒温度160℃-170℃，模头温度170℃-180℃，即完成。
实施例3
一种高效阻燃复合材料，所述复合材料由作为基材的基体材料和作为辅材的辅助材料组成；
所述基体材料包括以下重量份的原料组成：
聚乙烯15份，琥珀3份，丙烯腈-苯乙烯树脂20份，虫胶2.5份，蜜蜡1.8份，萜烯树脂1.5份，浮油松香2.0份，翳珀1.0份，水杨醛1.8份，聚乙烯醇2.0份。
所述辅助材料包括以下重量份的原料组成：
木粉5份，百合花粉0.8份，滑石粉0.5份，石英粉0.2份，碳酸钾粉末0.3份，表面活性剂1.0份，珠光粉0.3份。
所述木粉为杨木粉、竹木粉、桃木粉中的一种或他们的混合物。
所述基体材与所述辅助材料质量比为2:0.5-1。
所述木粉粒径目数为80-100目。
一种高效阻燃复合材料制备方法，包括前处理工序和后处理工序，所述前处理工序包括分别对所述基体材料和所述辅助材料进行改性处理。
所述前处理工序对所述基体材料进行改性处理是将所述基体材料在基体浸泡液中浸泡。
所述基体浸泡液由以下重量份的原料组成：
海藻油5份，八甲基硅氧烷1.0份，异黄酮0.4份，己内酰胺1.2份，柠檬酸0.6份，油性剂0.8份，甲酸0.3份，乙醇0.5份，次氯酸钠0.3份。
所述前处理工序对所述辅助材料进行改性处理是将所述辅助材料在电解池中进行电解处理。
所述后处理工序包括以下步骤：
(1)按配方量分别称取基体材料和辅助材料；
(2)将组成基体材料的原料置于搅拌釜内搅拌5-10分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度180℃-190℃，模头温度190℃-200℃，得到基体粒子；
(3)按重量配比将步骤(2)所得基体粒子与辅助材料混合并搅拌均匀后置于搅拌釜内并再次搅拌3-5分钟，得混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料置于挤出机中，进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度150℃-160℃，模头温度160℃-170℃，得到复合材料粒子；
(5)采用机器将所得复合材料粒子挤出成所需形状板材，挤出机机筒温度160℃-170℃，模头温度170℃-180℃，即完成。
实施例4
一种高效阻燃复合材料，所述复合材料由作为基材的基体材料和作为辅材的辅助材料组成；
所述基体材料包括以下重量份的原料组成：
聚乙烯13份，琥珀2.5份，丙烯腈-苯乙烯树脂18份，虫胶2.0份，蜜蜡1.25份，萜烯树脂1.3份，浮油松香1.7份，翳珀0.7份，水杨醛1.6份，聚乙烯醇1.6份。
所述辅助材料包括以下重量份的原料组成：
木粉10份，百合花粉1.5份，滑石粉1.2份，石英粉0.5份，碳酸钾粉末0.5份，表面活性剂1.5份，珠光粉0.7份。
所述木粉为杨木粉、竹木粉、桃木粉中的一种或他们的混合物。
所述基体材与所述辅助材料质量比为2:0.5-1。
所述木粉粒径目数为80-100目。
一种高效阻燃复合材料制备方法，包括前处理工序和后处理工序，所述前处理工序包括分别对所述基体材料和所述辅助材料进行改性处理。
所述前处理工序对所述基体材料进行改性处理是将所述基体材料在基体浸泡液中浸泡。
所述基体浸泡液由以下重量份的原料组成：
海藻油5份，八甲基硅氧烷1.0份，异黄酮0.4份，己内酰胺1.2份，柠檬酸0.6份，油性剂0.8份，甲酸0.3份，乙醇0.5份，次氯酸钠0.3份。
所述前处理工序对所述辅助材料进行改性处理是将所述辅助材料在电解池中进行电解处理。
所述后处理工序包括以下步骤：
(1)按配方量分别称取基体材料和辅助材料；
(2)将组成基体材料的原料置于搅拌釜内搅拌5-10分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度180℃-190℃，模头温度190℃-200℃，得到基体粒子；
(3)按重量配比将步骤(2)所得基体粒子与辅助材料混合并搅拌均匀后置于搅拌釜内并再次搅拌3-5分钟，得混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料置于挤出机中，进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度150℃-160℃，模头温度160℃-170℃，得到复合材料粒子；
(5)采用机器将所得复合材料粒子挤出成所需形状板材，挤出机机筒温度160℃-170℃，模头温度170℃-180℃，即完成。
实施例5
一种高效阻燃复合材料，所述复合材料由作为基材的基体材料和作为辅材的辅助材料组成；
所述基体材料包括以下重量份的原料组成：
聚乙烯13份，琥珀2.5份，丙烯腈-苯乙烯树脂18份，虫胶2.0份，蜜蜡1.25份，萜烯树脂1.3份，浮油松香1.7份，翳珀0.7份，水杨醛1.6份，聚乙烯醇1.6份。
所述辅助材料包括以下重量份的原料组成：
木粉5份，百合花粉0.8份，滑石粉0.5份，石英粉0.2份，碳酸钾粉末0.3份，表面活性剂1.0份，珠光粉0.3份。
所述木粉为杨木粉、竹木粉、桃木粉中的一种或他们的混合物。
所述基体材与所述辅助材料质量比为2:0.5-1。
所述木粉粒径目数为80-100目。
一种高效阻燃复合材料制备方法，包括前处理工序和后处理工序，所述前处理工序包括分别对所述基体材料和所述辅助材料进行改性处理。
所述前处理工序对所述基体材料进行改性处理是将所述基体材料在基体浸泡液中浸泡。
所述基体浸泡液由以下重量份的原料组成：
海藻油8份，八甲基硅氧烷1.8份，异黄酮1.0份，己内酰胺2.0份，柠檬酸1.2份，油性剂1.2份，甲酸0.7份，乙醇0.8份，次氯酸钠0.5份。
所述前处理工序对所述辅助材料进行改性处理是将所述辅助材料在电解池中进行电解处理。
所述后处理工序包括以下步骤：
(1)按配方量分别称取基体材料和辅助材料；
(2)将组成基体材料的原料置于搅拌釜内搅拌5-10分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度180℃-190℃，模头温度190℃-200℃，得到基体粒子；
(3)按重量配比将步骤(2)所得基体粒子与辅助材料混合并搅拌均匀后置于搅拌釜内并再次搅拌3-5分钟，得混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料置于挤出机中，进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度150℃-160℃，模头温度160℃-170℃，得到复合材料粒子；
(5)采用机器将所得复合材料粒子挤出成所需形状板材，挤出机机筒温度160℃-170℃，模头温度170℃-180℃，即完成。
以下通过检测证明本发明实施例1-5的效果，其检测结果如下：
实施例 静曲强度(MPa) 静曲模量(GPa) 氧指数(％)
实施例1 32.2 1.8 33.2
实施例2 31.5 1.9 34.5
实施例3 33.1 1.7 36.8
实施例4 34.2 1.8 32.9
实施例5 32.5 1.9 33.4
以上静曲强度、静曲模量结果明显超过中华人民共和国林业行业标准LY/T1613-2004的要求，氧指数明显超过材料阻燃规定的氧指数大于21(％)的要求，具有明显的阻燃性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种高效阻燃复合材料，其特征在于，所述复合材料由作为基材的基体材料和作为辅材的辅助材料组成；所述基体材料包括以下重量份的原料组成：
聚乙烯10-15份，琥珀2-3份，丙烯腈-苯乙烯树脂15-20份，虫胶1.5-2.5份，蜜蜡1.2-1.8份，萜烯树脂1.2-1.5份，浮油松香1.3-2.0份，翳珀0.5-1.0份，水杨醛1.5-1.8份，聚乙烯醇1.2-2.0份。
2.如权利要求1所述的高效阻燃复合材料，其特征在于，所述辅助材料包括以下重量份的原料组成：
木粉5-10份，百合花粉0.8-1.5份，滑石粉0.5-1.2份，石英粉0.2-0.5份，碳酸钾粉末0.3-0.5份，表面活性剂1.0-1.5份，珠光粉0.3-0.7份。
3.如权利要求2所述的高效阻燃复合材料，其特征在于，所述木粉为杨木粉、竹木粉、桃木粉中的一种或他们的混合物。
4.如权利要求2所述的高效阻燃复合材料，其特征在于，所述木粉粒径目数为80-100目。
5.如权利要求1或2所述的高效阻燃复合材料，其特征在于，所述基体材与所述辅助材料质量比为2:0.5-1。
6.一种高效阻燃复合材料制备方法，其特征在于，包括前处理工序和后处理工序，所述前处理工序包括分别对所述基体材料和所述辅助材料进行改性处理。
7.如权利要求6所述的高效阻燃复合材料制备方法，其特征在于，所述前处理工序对所述基体材料进行改性处理是将所述基体材料在基体浸泡液中浸泡。
8.如权利要求7所述的高效阻燃复合材料制备方法，其特征在于，所述基体浸泡液由以下重量份的原料组成：
海藻油5-8份，八甲基硅氧烷1.0-1.8份，异黄酮0.4-1.0份，己内酰胺1.2-2.0份，柠檬酸0.6-1.2份，油性剂0.8-1.2份，甲酸0.3-0.7份，乙醇0.5-0.8份，次氯酸钠0.3-0.5份。
9.如权利要求6所述的高效阻燃复合材料制备方法，其特征在于，所述前处理工序对所述辅助材料进行改性处理是将所述辅助材料在电解池中进行电解处理。
10.如权利要求6所述的高效阻燃复合材料制备方法，其特征在于，所述后处理工序包括以下步骤：
(1)按配方量分别称取基体材料和辅助材料；
(2)将组成基体材料的原料置于搅拌釜内搅拌5-10分钟，挤出造粒，挤出机机筒温度180℃-190℃，模头温度190℃-200℃，得到基体粒子；
(3)按重量配比将步骤(2)所得基体粒子与辅助材料混合并搅拌均匀后置于搅拌釜内并再次搅拌3-5分钟，得混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料置于挤出机中，进行熔融共混并造粒，挤出机机筒温度150℃-160℃，模头温度160℃-170℃，得到复合材料粒子；
(5)采用机器将所得复合材料粒子挤出成所需形状板材，挤出机机筒温度160℃-170℃，模头温度170℃-180℃，即完成。
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