CN110483942A - 一种阻燃abs木塑型材及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃abs木塑型材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种阻燃ABS木塑型材，其包括如下重量份数的原料：ABS树脂80‑100份，植物纤维粉40‑60份，ABS接枝物3‑6份，膨胀石墨3‑12份，硅烷改性导电炭黑2‑8份，硅胶0.1‑0.4份，润滑剂0.2‑0.8份，阻燃剂0.5‑1.5份，抑烟剂0.5‑1.5份。本发明还提供了一种上述阻燃ABS木塑型材的制备方法。本发明原料中添加有阻燃剂、抑烟剂、膨胀石墨与硅烷改性导电炭黑；其中，阻燃剂与抑烟剂使本发明具有良好的阻燃与抑烟效果，在高温下不会释放有毒有害物质；膨胀石墨与硅烷改性导电炭黑使本发明在保持良好的阻燃与抑烟效果的同时，还能进一步增加其自身的力学性能。

Description

一种阻燃ABS木塑型材及其制备方法
技术领域
本发明涉及木塑材料技术领域，尤其涉及一种阻燃ABS木塑型材及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料(WPC)，指的是由热塑性塑料和木纤维复合制备而成的新型材料，一般用于室外装修。虽然该新型材料既绿色环保又具有良好的力学稳定性，但构成该材料的两大原料木纤维和聚烯烃均是易燃性材料，为此该复合材料也是易燃材料，据此，“赋予木塑复合材料良好的阻燃性能”便成为该材料在应用领域的发展趋势。
目前，市场上的阻燃木塑复合材料均具有一定的阻燃效果，其能在火灾发生时延缓灾情蔓延。但根据近几年的火灾现场来看，目前的多数阻燃木塑复合材料的阻燃性能仍不能满足实际需求，扔待进一步改进。
据此，目前急需一种阻燃性能更好的阻燃木塑型材产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种阻燃性能更好的阻燃ABS木塑型材及其制备方法。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种阻燃ABS木塑型材，包括如下重量份数的原料：ABS树脂80-100份，植物纤维粉40-60份，ABS接枝物3-6份，膨胀石墨3-12份，硅烷改性导电炭黑2-8份，硅胶0.1-0.4份，润滑剂0.2-0.8份，阻燃剂0.5-1.5份，抑烟剂0.5-1.5份。
作为本发明的优选方式之一，包括如下重量份数的原料：ABS树脂90份，植物纤维粉50份，ABS接枝物4.5份，膨胀石墨6份，硅烷改性导电炭黑4份，硅胶0.25份，润滑剂0.5份，阻燃剂1.0份，抑烟剂1.0份。
作为本发明的优选方式之一，所述阻燃剂以重量份为单位，包括如下原料：硅藻土0.5-0.6份，三氧化二锑0.4-0.8份，六氯环十二烷0.3-0.4份，2-氯乙基-2-溴乙基羧酸酯0.3-0.4份，氧化钼0.5-0.6份，脲醛树脂0.3-0.4份，聚丙烯醇0.1-0.2份。
作为本发明的优选方式之一，所述抑烟剂以重量份为单位，包括如下原料：二月桂酸二丁基锡0.8-1.0份，氢氧化锆0.8-1.0份、滑石粉0.2-0.6份、氧化铁0.5-0.7份。
作为本发明的优选方式之一，所述植物纤维粉具体为木粉、竹粉、稻糠、秸秆粉和剑麻粉中的一种或多种。
作为本发明的优选方式之一，所述润滑剂具体为聚乙烯蜡、液体石蜡、硅油和硬脂酸的一种或多种。
作为本发明的优选方式之一，所述ABS接枝物的具体获取方法为：
①将β-氨基醇和路易斯酸的混合物溶解后配成混合液，其中，β-氨基醇与路易斯酸的质量比为1：(0.01-0.5)；
②将经过干燥的ABS树脂加入到反应器中，在170-260℃、转速20-200rpm条件下，使ABS树脂充分熔融后，按配方滴加步骤①的混合液；所述配方为：ABS树脂60-80份，β-氨基醇和路易斯酸的混合物20-30份；
③滴加完毕后，反应0.1-2h，即得目标所需的ABS接枝物。
作为本发明的优选方式之一，所述硅烷改性导电炭黑的具体获取方法为：按重量份将80-150份导电炭黑、1-5份硅烷偶联剂和无水乙醇放入三口瓶中，硅烷偶联剂为KH-570或KH-550，在58-62℃下搅拌0.8-1.2h，然后抽滤，然后将滤饼置于烘箱中，在100-110℃条件下烘干2-4h，粉碎研磨后制得硅烷改性导电炭黑；其中，导电炭黑的重量与无水乙醇体积的比例为(80-150)g：200mL。
一种上述阻燃ABS木塑型材的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述重量份数称取各原料；
(2)将ABS树脂、植物纤维粉、ABS接枝物置于高速混合机中热搅拌混合均匀，搅拌温度为120-130℃，搅拌时间为15-20min，得到热混料，备用；
(3)将步骤(2)得到的热混料与相应重量份数的膨胀石墨、硅烷改性导电炭黑、硅胶、润滑剂、阻燃剂、抑烟剂投入到压力锅内，在压力10-14MPa下高压处理0.8-1.0h，制得原料A；
(4)将原料A置于(-35)-(-38)℃下冷冻1-2h，制得原料B；
(5)将原料B放入到烘干机内，在为74-76℃下烘干至含水量为3-5％，制得原料C；
(6)将原料C投入到双螺杆造粒机造粒，再经共挤挤出机挤出得到阻燃ABS木塑型材。
本发明相比现有技术的优点在于：
(1)本发明原料中添加有阻燃剂、抑烟剂、膨胀石墨与硅烷改性导电炭黑；其中，阻燃剂与抑烟剂的加入使本发明具有良好的阻燃与抑烟效果，在高温下不会释放有毒有害物质，避免对人体的二次伤害；膨胀石墨与硅烷改性导电炭黑的加入，使得本发明在保持良好的阻燃与抑烟效果的同时，还能进一步增加其自身的力学性能，如拉伸、弯曲和冲击强度等；
(2)本发明以硅烷改性导电炭黑为抗静电剂，KH-570或KH-550将炭黑表面的活性基团去掉，削弱了炭黑与基体之间的能垒，从而提高了炭黑的导电性能；添加少量的硅烷改性导电炭黑就可以达到材料抗静电的效果，同时又有助于提高材料的机械性能；所以将少量的改性导电炭黑与膨胀石墨加入木塑复合材料中，不但使复合材料达到了抗静电效果，并且也提高了复合材料力学性能、阻燃性能和耐热性能；
(3)本发明采用熔融接枝法制备界面改性剂，无溶剂污染，环境友好；并且，制备所得的界面改性剂-ABS接枝物的反应活性高，对木塑复合材料界面改善效果优异，能显著提高ABS基木塑复合材料的力学性能；
(4)本发明的制备工艺简单，工艺条件易控制，可操作性强，重复性好。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的一种阻燃ABS木塑型材，包括如下重量份数的原料：ABS树脂80份，木粉或竹粉40份，ABS接枝物3份，膨胀石墨3份，硅烷改性导电炭黑2份，硅胶0.1份，聚乙烯蜡0.2份，阻燃剂0.5份，抑烟剂0.5份。
其中，阻燃剂以重量份为单位，包括如下原料：硅藻土0.5份，三氧化二锑0.4份，六氯环十二烷0.3份，2-氯乙基-2-溴乙基羧酸酯0.3份，氧化钼0.5份，脲醛树脂0.3份，聚丙烯醇0.1份。
抑烟剂以重量份为单位，包括如下原料：二月桂酸二丁基锡0.8份，氢氧化锆0.8份、滑石粉0.2份、氧化铁0.5份。
进一步地，在本实施例中，上述ABS接枝物的具体获取方法为：
①将β-氨基醇和路易斯酸的混合物溶解后配成混合液，其中，β-氨基醇与路易斯酸的质量比为1：0.01；
②将经过干燥的ABS树脂加入到反应器中，在170℃、转速20rpm条件下，使ABS树脂充分熔融后，按配方滴加步骤①的混合液；所述配方为：ABS树脂60份，β-氨基醇和路易斯酸的混合物20份；
③滴加完毕后，反应0.1h，即得目标所需的ABS接枝物。
进一步地，在本实施例中，上述硅烷改性导电炭黑的具体获取方法为：按重量份将80份导电炭黑、1份硅烷偶联剂和无水乙醇放入三口瓶中，硅烷偶联剂为KH-570，在58℃下搅拌0.8h，然后抽滤，然后将滤饼置于烘箱中，在100℃条件下烘干2h，粉碎研磨后制得硅烷改性导电炭黑；其中，导电炭黑的重量与无水乙醇体积的比例为80g：200mL。
实施例2
本实施例的一种阻燃ABS木塑型材，包括如下重量份数的原料：ABS树脂100份，稻糠或秸秆粉60份，ABS接枝物6份，膨胀石墨12份，硅烷改性导电炭黑8份，硅胶0.4份，液体石蜡或硅油0.8份，阻燃剂1.5份，抑烟剂1.5份。
其中，阻燃剂以重量份为单位，包括如下原料：硅藻土0.6份，三氧化二锑0.8份，六氯环十二烷0.4份，2-氯乙基-2-溴乙基羧酸酯0.4份，氧化钼0.6份，脲醛树脂0.4份，聚丙烯醇0.2份。
抑烟剂以重量份为单位，包括如下原料：二月桂酸二丁基锡1.0份，氢氧化锆1.0份、滑石粉0.6份、氧化铁0.7份。
进一步地，在本实施例中，上述ABS接枝物的具体获取方法为：
①将β-氨基醇和路易斯酸的混合物溶解后配成混合液，其中，β-氨基醇与路易斯酸的质量比为1：0.5；
②将经过干燥的ABS树脂加入到反应器中，在260℃、转速200rpm条件下，使ABS树脂充分熔融后，按配方滴加步骤①的混合液；所述配方为：ABS树脂80份，β-氨基醇和路易斯酸的混合物30份；
③滴加完毕后，反应2h，即得目标所需的ABS接枝物。
进一步地，在本实施例中，上述硅烷改性导电炭黑的具体获取方法为：按重量份将150份导电炭黑、5份硅烷偶联剂和无水乙醇放入三口瓶中，硅烷偶联剂为KH-550，在62℃下搅拌1.2h，然后抽滤，然后将滤饼置于烘箱中，在110℃条件下烘干4h，粉碎研磨后制得硅烷改性导电炭黑；其中，导电炭黑的重量与无水乙醇体积的比例为150g：200mL。
实施例3
本实施例的一种阻燃ABS木塑型材，包括如下重量份数的原料：ABS树脂90份，剑麻粉50份，ABS接枝物4.5份，膨胀石墨6份，硅烷改性导电炭黑4份，硅胶0.25份，硬脂酸0.5份，阻燃剂1.0份，抑烟剂1.0份。
其中，阻燃剂以重量份为单位，包括如下原料：硅藻土0.55份，三氧化二锑0.6份，六氯环十二烷0.35份，2-氯乙基-2-溴乙基羧酸酯0.35份，氧化钼0.55份，脲醛树脂0.35份，聚丙烯醇0.15份。
抑烟剂以重量份为单位，包括如下原料：二月桂酸二丁基锡0.9份，氢氧化锆0.9份、滑石粉0.4份、氧化铁0.6份。
进一步地，在本实施例中，上述ABS接枝物的具体获取方法为：
①将β-氨基醇和路易斯酸的混合物溶解后配成混合液，其中，β-氨基醇与路易斯酸的质量比为1：0.25；
②将经过干燥的ABS树脂加入到反应器中，在210℃、转速100rpm条件下，使ABS树脂充分熔融后，按配方滴加步骤①的混合液；所述配方为：ABS树脂70份，β-氨基醇和路易斯酸的混合物25份；
③滴加完毕后，反应1h，即得目标所需的ABS接枝物。
进一步地，在本实施例中，上述硅烷改性导电炭黑的具体获取方法为：按重量份将115份导电炭黑、3份硅烷偶联剂和无水乙醇放入三口瓶中，硅烷偶联剂为KH-570，在60℃下搅拌1.0h，然后抽滤，然后将滤饼置于烘箱中，在105℃条件下烘干3h，粉碎研磨后制得硅烷改性导电炭黑；其中，导电炭黑的重量与无水乙醇体积的比例为1g：2mL。
实施例4
本实施例的一种上述实施例中阻燃ABS木塑型材的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述实施例的重量份数称取各原料；
(2)将ABS树脂、植物纤维粉、ABS接枝物置于高速混合机中热搅拌混合均匀，搅拌温度为120℃，搅拌时间为15min，得到热混料，备用；
(3)将步骤(2)得到的热混料与相应重量份数的膨胀石墨、硅烷改性导电炭黑、硅胶、润滑剂、阻燃剂、抑烟剂投入到压力锅内，在压力10MPa下高压处理0.8h，制得原料A；
(4)将原料A置于-35℃下冷冻1h，制得原料B；
(5)将原料B放入到烘干机内，在为74℃下烘干至含水量为3％，制得原料C；
(6)将原料C投入到双螺杆造粒机造粒，再经共挤挤出机挤出得到阻燃ABS木塑型材。
实施例5
本实施例的一种上述实施例中阻燃ABS木塑型材的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述实施例的重量份数称取各原料；
(2)将ABS树脂、植物纤维粉、ABS接枝物置于高速混合机中热搅拌混合均匀，搅拌温度为130℃，搅拌时间为20min，得到热混料，备用；
(3)将步骤(2)得到的热混料与相应重量份数的膨胀石墨、硅烷改性导电炭黑、硅胶、润滑剂、阻燃剂、抑烟剂投入到压力锅内，在压力14MPa下高压处理1.0h，制得原料A；
(4)将原料A置于-38℃下冷冻2h，制得原料B；
(5)将原料B放入到烘干机内，在为76℃下烘干至含水量为5％，制得原料C；
(6)将原料C投入到双螺杆造粒机造粒，再经共挤挤出机挤出得到阻燃ABS木塑型材。
实施例6
本实施例的一种上述实施例中阻燃ABS木塑型材的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照上述实施例的重量份数称取各原料；
(2)将ABS树脂、植物纤维粉、ABS接枝物置于高速混合机中热搅拌混合均匀，搅拌温度为125℃，搅拌时间为18min，得到热混料，备用；
(3)将步骤(2)得到的热混料与相应重量份数的膨胀石墨、硅烷改性导电炭黑、硅胶、润滑剂、阻燃剂、抑烟剂投入到压力锅内，在压力12MPa下高压处理0.9h，制得原料A；
(4)将原料A置于-36℃下冷冻1.5h，制得原料B；
(5)将原料B放入到烘干机内，在为75℃下烘干至含水量为4％，制得原料C；
(6)将原料C投入到双螺杆造粒机造粒，再经共挤挤出机挤出得到阻燃ABS木塑型材。
实施例7
本实施例对上述实施例1-3中阻燃ABS木塑型材取样进行检测，检测结果如表1所示。
表1本发明阻燃ABS木塑型材与普通阻燃ABS木塑型材的性能对比
根据表1结果可知，本发明阻燃ABS木塑型材的各项性能均保证在较优水平。这些性能的赋予，不仅显著降低了该种型材作为室内外用地板或其他装饰材料所带来的火灾安全隐患问题，同时也减少由于静电所带来的对人身及其他方面的安全隐患，此外还延长了整个材料的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种阻燃ABS木塑型材，其特征在于，包括如下重量份数的原料：ABS树脂80-100份，植物纤维粉40-60份，ABS接枝物3-6份，膨胀石墨3-12份，硅烷改性导电炭黑2-8份，硅胶0.1-0.4份，润滑剂0.2-0.8份，阻燃剂0.5-1.5份，抑烟剂0.5-1.5份。
2.根据权利要求1所述的阻燃ABS木塑型材，其特征在于，包括如下重量份数的原料：ABS树脂90份，植物纤维粉50份，ABS接枝物4.5份，膨胀石墨6份，硅烷改性导电炭黑4份，硅胶0.25份，润滑剂0.5份，阻燃剂1.0份，抑烟剂1.0份。
3.根据权利要求1或2所述的阻燃ABS木塑型材，其特征在于，所述阻燃剂以重量份为单位，包括如下原料：硅藻土0.5-0.6份，三氧化二锑0.4-0.8份，六氯环十二烷0.3-0.4份，2-氯乙基-2-溴乙基羧酸酯0.3-0.4份，氧化钼0.5-0.6份，脲醛树脂0.3-0.4份，聚丙烯醇0.1-0.2份。
4.根据权利要求1或2所述的阻燃ABS木塑型材，其特征在于，所述抑烟剂以重量份为单位，包括如下原料：二月桂酸二丁基锡0.8-1.0份，氢氧化锆0.8-1.0份、滑石粉0.2-0.6份、氧化铁0.5-0.7份。
5.根据权利要求1所述的阻燃ABS木塑型材，其特征在于，所述植物纤维粉具体为木粉、竹粉、稻糠、秸秆粉和剑麻粉中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的阻燃ABS木塑型材，其特征在于，所述润滑剂具体为聚乙烯蜡、液体石蜡、硅油和硬脂酸的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的阻燃ABS木塑型材，其特征在于，所述ABS接枝物的具体获取方法为：
①将β-氨基醇和路易斯酸的混合物溶解后配成混合液，其中，β-氨基醇与路易斯酸的质量比为1：(0.01-0.5)；
②将经过干燥的ABS树脂加入到反应器中，在170-260℃、转速20-200rpm条件下，使ABS树脂充分熔融后，按配方滴加步骤①的混合液；所述配方为：ABS树脂60-80份，β-氨基醇和路易斯酸的混合物20-30份；
③滴加完毕后，反应0.1-2h，即得目标所需的ABS接枝物。
8.根据权利要求1所述的阻燃ABS木塑型材，其特征在于，所述硅烷改性导电炭黑的具体获取方法为：按重量份将80-150份导电炭黑、1-5份硅烷偶联剂和无水乙醇放入三口瓶中，硅烷偶联剂为KH-570或KH-550，在58-62℃下搅拌0.8-1.2h，然后抽滤，然后将滤饼置于烘箱中，在100-110℃条件下烘干2-4h，粉碎研磨后制得硅烷改性导电炭黑；其中，导电炭黑的重量与无水乙醇体积的比例为(80-150)g：200mL。
9.一种如权利要求1-8任一所述的阻燃ABS木塑型材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照上述重量份数称取各原料；
(2)将ABS树脂、植物纤维粉、ABS接枝物置于高速混合机中热搅拌混合均匀，搅拌温度为120-130℃，搅拌时间为15-20min，得到热混料，备用；
(3)将步骤(2)得到的热混料与相应重量份数的膨胀石墨、硅烷改性导电炭黑、硅胶、润滑剂、阻燃剂、抑烟剂投入到压力锅内，在压力10-14MPa下高压处理0.8-1.0h，制得原料A；
(4)将原料A置于(-35)-(-38)℃下冷冻1-2h，制得原料B；
(5)将原料B放入到烘干机内，在为74-76℃下烘干至含水量为3-5％，制得原料C；
(6)将原料C投入到双螺杆造粒机造粒，再经共挤挤出机挤出得到阻燃ABS木塑型材。
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