CN108948502A - 一种阻燃型木塑复合材料托盘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及塑料制品生产技术领域，具体公开了一种阻燃型木塑复合材料托盘，包括如下重量份原料：竹粉50‑70份、高密度聚乙烯45‑60份、硅烷偶联剂KH550 1‑4份、马来酸酐接枝聚乙烯0.3‑2份、硬脂酸钠0.5‑2份、聚乙烯蜡1‑2份、偶氮二异丁腈0.5‑1份、白云母3‑7份、对苯二胺0.2‑1份、抗氧剂1076 0.2‑1份、黑母粒1‑2份、复合阻燃剂9‑13份、改性炭黑6‑10份。本发明制备的阻燃型木塑复合材料托盘具有优异的抗静电及阻燃性能。

Description

一种阻燃型木塑复合材料托盘
技术领域
本发明涉及塑料制品加工技术领域，尤其涉及一种阻燃型木塑复合材料托盘。
背景技术
目前，市场上托盘主要是木制托盘和塑料托盘，木质托盘对木材的需求量较大，不利于保护森林资源，另外还需要进行熏蒸或高温消毒处理；而塑料托盘普遍存在的问题就是托盘的刚度不够，应用于货架存放时容易发生蠕变现象。木塑复合材料托盘是使用木粉或植物纤维超高额填充热塑性塑料树脂或热塑性塑料塑料再生料，添加部分相关改性剂，经挤出注塑成型而成，此类产品可以替代相应木质托盘和塑料托盘，由此可节约大量的森林资源，处理掉大量的废旧塑料及木材加工中的废气木粉，可大大有利于保护并改善生态环境，是符合21世纪发展方向的环保新型材料。然而，由于木塑复合材料托盘使用的木塑复合材料的主要原料之一的热塑性塑料，其为良好的电绝缘体，与木质纤维材料复合后仍属于电的不良导体，在使用过程中容易积聚大量的静电荷，造成吸尘、放电、击穿等危险，甚至引起燃烧或爆炸，存在巨大的安全隐患。此外，木塑复合材料属于易燃性材料，这在很大程度上限制了木塑复合材料托盘的应用。
发明内容
基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种阻燃型木塑复合材料托盘。本发明制备的阻燃型木塑复合材料托盘具有优异的抗静电及阻燃性能。
本发明提出了一种阻燃型木塑复合材料托盘，包括如下重量份原料：竹粉50-70份、高密度聚乙烯45-60份、硅烷偶联剂KH550 1-4份、马来酸酐接枝聚乙烯0.3-2份、硬脂酸钠0.5-2份、聚乙烯蜡1-2份、偶氮二异丁腈0.5-1份、白云母3-7份、对苯二胺0.2-1份、抗氧剂1076 0.2-1份、黑母粒1-2份、复合阻燃剂9-13份、改性炭黑6-10份。
优选地，其特征在于，所述复合阻燃剂是由可膨胀石墨、纳米氢氧化镁、红磷按重量比3-5:2-3:1-2组成。
优选地，所述改性炭黑的制备方法为：将导电炭黑烘干后与硅烷偶联剂KH550、无水乙醇混合均匀，控制温度为65-75℃，搅拌，过滤，然后将产物烘干，得到改性炭黑。
优选地，改性炭黑的制备过程中，导电炭黑与硅烷偶联剂KH550、无水乙醇的用量比为50-60:1-2:110-130。
优选地，所述改性炭黑的制备方法为：将导电炭黑放入烘箱中，在温度为102-104℃条件下烘烤3-5h，然后将导电炭黑与硅烷偶联剂KH550、无水乙醇混合均匀，控制温度为65-75℃，搅拌80-120min，过滤，然后将产物放入烘箱中，在温度为102-104℃条件下烘烤12-18h，得到改性炭黑。
优选地，所述竹粉的粒径在80-200目之间，含水量低于3％。
优选地，所述的阻燃型木塑复合材料托盘按如下方法制备：
S1、将竹粉、高密度聚乙烯、硅烷偶联剂KH550、马来酸酐接枝聚乙烯、硬脂酸钠、聚乙烯蜡、偶氮二异丁腈、白云母、对苯二胺、抗氧剂1076、黑母粒、复合阻燃剂、改性炭黑加入到混料机中，混合均匀，得混合料；
S2、将混合料送入挤出机中进行熔融共混并造粒，得到粒料；
S3、通过塑料注射机将粒料注射到模具中，通过模具和定型设备，使粒料挤出成为符合设计尺寸要求的阻燃型木塑复合材料托盘。
优选地，S1中，混料机温度为85-98℃，混合时间5-10min。
优选地，S2中，挤出机挤出温度为165-180℃。
本发明先用硅烷偶联剂KH550对导电炭黑进行改性，然后与由可膨胀石墨、纳米氢氧化镁、红磷组成的复合阻燃剂以及竹粉、高密度聚乙烯、硅烷偶联剂KH550、马来酸酐接枝聚乙烯、硬脂酸钠、聚乙烯蜡、偶氮二异丁腈、白云母、对苯二胺、抗氧剂1076、黑母粒混合，再经熔融造粒，挤压成型，制得阻燃型木塑复合材料托盘，所得托盘具有优异的抗静电及阻燃性能。在本发明中，由于对炭黑导电性起决定性作用的是其表面的化学性质，即表面活性基团的多少，这是因为活性基团会束缚载流子的迁移，降低导电性；因此，本发明将导电炭黑用硅烷偶联剂KH550进行改性，将炭黑表面的活性基团去掉，削弱活性基团对载流子迁移的影响，从而提高炭黑的导电性能，进而增强了托盘的抗静电性能。另外，改性炭黑与可膨胀石墨还具有协同作用，当改性炭黑填充到木塑复合材料中，其中一些分散在材料内部，另一些附着在可膨胀石墨的表面，增强了改性炭黑在基体中的分散性，使导电粒子相互之间的距离缩小，形成大量的导电网络通道，从而使电阻率急剧下降，提升了抗静电效果；而且，可膨胀石墨在高温下急速膨胀，吸收了大量的热形成了蠕虫状结构，大量的炭黑分布在材料内部，使得许多的热量难以传递到材料内部，起到了隔热层的作用，从而阻止了燃烧的蔓延，并且使材料可以承受更高的温度，保护聚乙烯的分解，起到协同阻燃的作用。氢氧化镁受热会发生分解反应并吸收热量，反应生成的水蒸气可以降低可燃气体的浓度，而残渣沉积于材料表面，隔离氧气，增强了托盘的阻燃性能；而红磷受热后，形成多聚磷酸，一方面覆盖在材料表面隔绝氧气；另一方面，多聚磷酸有强脱水性，使材料脱水成炭，降低了托盘的可燃性，而氢氧化镁受热分解会生成水，这为红磷生成多聚磷酸的过程提供了水源，而多聚磷酸的强烈脱水作用，又促使氢氧化物脱水分解吸热，这在体系中形成了循环反应，从而起到协效阻燃的作用。硬脂酸钠、聚乙烯蜡的加入可以降低原料之间以及原料与加工机械之间的摩擦阻力，改善流动性，促进加工成型，并提高制品的表面质量；加入对苯二胺、抗氧剂1076可以阻止产品的老化延长其使用寿命；白云母属于无机刚性粒子，其加入能显著地提高托盘的刚度，而且白云母具有独特的二维片状结构，分散在聚丙烯基体中，白云母粒子可以作为应力集中物，起到增强托盘韧性的作用。经检测，本发明制备的阻燃型木塑复合材料托盘的表面电阻率均低于2.5×107Ω，点燃时间均大于50秒，热释放速率均低于130kw/m2，抗静电性能和阻燃性能优异。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1
一种阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，包括如下重量份原料：竹粉50份、高密度聚乙烯60份、硅烷偶联剂KH550 1份、马来酸酐接枝聚乙烯2份、硬脂酸钠0.5份、聚乙烯蜡2份、偶氮二异丁腈0.5份、白云母7份、对苯二胺0.2份、抗氧剂1076 1份、黑母粒1份、复合阻燃剂13份、改性炭黑6份。
实施例2
一种阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，包括如下重量份原料：竹粉70份、高密度聚乙烯45份、硅烷偶联剂KH550 4份、马来酸酐接枝聚乙烯0.3份、硬脂酸钠2份、聚乙烯蜡1份、偶氮二异丁腈1份、白云母3份、对苯二胺1份、抗氧剂1076 0.2份、黑母粒2份、复合阻燃剂9份、改性炭黑10份。
实施例3
一种阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，包括如下重量份原料：竹粉50份、高密度聚乙烯60份、硅烷偶联剂KH550 1份、马来酸酐接枝聚乙烯2份、硬脂酸钠0.5份、聚乙烯蜡2份、偶氮二异丁腈0.5份、白云母7份、对苯二胺0.2份、抗氧剂1076 1份、黑母粒1份、复合阻燃剂13份、改性炭黑6份；所述复合阻燃剂是由可膨胀石墨、纳米氢氧化镁、红磷按重量比3:3:1组成。
所述改性炭黑的制备：将导电炭黑放入烘箱中，在温度为102℃条件下烘烤5h，然后将导电炭黑与硅烷偶联剂KH550、无水乙醇按重量比50:2:110混合均匀，控制温度为75℃，搅拌80min，过滤，然后将产物放入烘箱中，在温度为104℃条件下烘烤12h，得到改性炭黑。
所述的阻燃型木塑复合材料托盘的制备：
S1、将粒径在80-200目之间，含水量低于3％的竹粉、高密度聚乙烯、硅烷偶联剂KH550、马来酸酐接枝聚乙烯、硬脂酸钠、聚乙烯蜡、偶氮二异丁腈、白云母、对苯二胺、抗氧剂1076、黑母粒、复合阻燃剂、改性炭黑加入到混料机中，混合均匀，得混合料；混料机温度为85℃，混合时间10min；
S2、将混合料送入挤出机中进行熔融共混并造粒，得到粒料；挤出机挤出温度为165℃；
S3、通过塑料注射机将粒料注射到模具中，通过模具和定型设备，使粒料挤出成为符合设计尺寸要求的阻燃型木塑复合材料托盘。
实施例4
一种阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，包括如下重量份原料：竹粉70份、高密度聚乙烯45份、硅烷偶联剂KH550 4份、马来酸酐接枝聚乙烯0.3份、硬脂酸钠2份、聚乙烯蜡1份、偶氮二异丁腈1份、白云母3份、对苯二胺1份、抗氧剂1076 0.2份、黑母粒2份、复合阻燃剂9份、改性炭黑10份；所述复合阻燃剂是由可膨胀石墨、纳米氢氧化镁、红磷按重量比5:2:2组成。
所述改性炭黑的制备：将导电炭黑放入烘箱中，在温度为104℃条件下烘烤3h，然后将导电炭黑与硅烷偶联剂KH550、无水乙醇按重量比60:1:130混合均匀，控制温度为65℃，搅拌120min，过滤，然后将产物放入烘箱中，在温度为102℃条件下烘烤18h，得到改性炭黑。
所述的阻燃型木塑复合材料托盘的制备：
S1、将粒径在80-200目之间，含水量低于3％的竹粉、高密度聚乙烯、硅烷偶联剂KH550、马来酸酐接枝聚乙烯、硬脂酸钠、聚乙烯蜡、偶氮二异丁腈、白云母、对苯二胺、抗氧剂1076、黑母粒、复合阻燃剂、改性炭黑加入到混料机中，混合均匀，得混合料；混料机温度为98℃，混合时间5min；
S2、将混合料送入挤出机中进行熔融共混并造粒，得到粒料；挤出机挤出温度为180℃；
S3、通过塑料注射机将粒料注射到模具中，通过模具和定型设备，使粒料挤出成为符合设计尺寸要求的阻燃型木塑复合材料托盘。
性能检测
检测实施例1-4制备的阻燃型木塑复合材料托盘的抗静电性能和阻燃性能(抗静电性能按照GB50174-2008测定；阻燃性能按照ISO-5006标准测试，热辐射功率为50KW/m2)，结果显示实施例1-4制备的阻燃型木塑复合材料托盘的表面电阻率均低于2.5×107Ω，点燃时间均大于50秒，热释放速率均低于130kw/m2，抗静电性能和阻燃性能优异。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，包括如下重量份原料：竹粉50-70份、高密度聚乙烯45-60份、硅烷偶联剂KH550 1-4份、马来酸酐接枝聚乙烯0.3-2份、硬脂酸钠0.5-2份、聚乙烯蜡1-2份、偶氮二异丁腈0.5-1份、白云母3-7份、对苯二胺0.2-1份、抗氧剂1076 0.2-1份、黑母粒1-2份、复合阻燃剂9-13份、改性炭黑6-10份。
2.根据权利要求1所述的阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，所述复合阻燃剂是由可膨胀石墨、纳米氢氧化镁、红磷按重量比3-5:2-3:1-2组成。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，所述改性炭黑的制备方法为：将导电炭黑烘干后与硅烷偶联剂KH550、无水乙醇混合均匀，控制温度为65-75℃，搅拌，过滤，然后将产物烘干，得到改性炭黑。
4.根据权利要求1-3任一项所述的阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，改性炭黑的制备过程中，导电炭黑与硅烷偶联剂KH550、无水乙醇的用量比为50-60:1-2:110-130。
5.根据权利要求1-4任一项所述的阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，所述改性炭黑的制备方法为：将导电炭黑放入烘箱中，在温度为102-104℃条件下烘烤3-5h，然后将导电炭黑与硅烷偶联剂KH550、无水乙醇混合均匀，控制温度为65-75℃，搅拌80-120min，过滤，然后将产物放入烘箱中，在温度为102-104℃条件下烘烤12-18h，得到改性炭黑。
6.根据权利要求1-5任一项所述的阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，所述竹粉的粒径在80-200目之间，含水量低于3％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，其按如下方法制备：
S1、将竹粉、高密度聚乙烯、硅烷偶联剂KH550、马来酸酐接枝聚乙烯、硬脂酸钠、聚乙烯蜡、偶氮二异丁腈、白云母、对苯二胺、抗氧剂1076、黑母粒、复合阻燃剂、改性炭黑加入到混料机中，混合均匀，得混合料；
S2、将混合料送入挤出机中进行熔融共混并造粒，得到粒料；
S3、通过塑料注射机将粒料注射到模具中，通过模具和定型设备，使粒料挤出成为符合设计尺寸要求的阻燃型木塑复合材料托盘。
8.根据权利要求1-7任一项所述的阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，S1中，混料机温度为85-98℃，混合时间5-10min。
9.根据权利要求1-8任一项所述的阻燃型木塑复合材料托盘，其特征在于，S2中，挤出机挤出温度为165-180℃。
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