CN115011134B - 一种防静电防火木塑型材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防静电防火木塑型材，按重量份，包括以下原料：木质纤维40～50、聚丙烯腈纤维2～4、硅酸铝纤维2～4、高密度聚乙烯10～25、马来酸酐接枝高密度聚乙烯2～4、碳酸钙3～6、蒙脱土4～8、膨润土2～6、润滑剂2～5、石墨烯0.4～0.8、抗静电剂2～4、阻燃剂12.5～15.5、硅烷偶联剂0.5～0.8。本发明预先用石墨烯和抗静电剂对高密度聚乙烯进行改性，可以消除高密度聚乙烯生产过程摩擦产生的静电，后续生产中，石墨烯与抗静电剂协同，更够大大提升材料的抗静电效果，抗静电组分和阻燃组分分开加入，不会造成相互影响，本发明防静电防火木塑型材不仅具有良好的抗静电性能和阻燃性能，同时也具有非常好的机械性能。

Description

一种防静电防火木塑型材及其制备方法
技术领域
本发明涉及木塑复合材料技术领域，尤其涉及一种防静电防火木塑型材及其制备方法。
背景技术
木塑复合材料，是指利用塑料与木粉、稻壳、秸秆等植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注塑成型等加工工艺，生产出的板材或型材，主要用于建材、家具、物流包装等行业。
在某些使用情况下，比如用在实验室、电子元件生产车间等场所时，对材料抗静电要求比较高，目前现有技术一般采用向材料中加入抗静电剂，这种方式虽然操作方便，但抗静电性仍不理想，并且这些场所还有防火要求，而目前仍未有符合的木塑材料。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种防静电防火木塑型材，旨在解决现有技术对木塑材料防静电防火需求的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种防静电防火木塑型材，按重量份，包括以下原料：
木质纤维40～50、聚丙烯腈纤维2～4、硅酸铝纤维2～4、高密度聚乙烯10～25、马来酸酐接枝高密度聚乙烯2～4、碳酸钙3～6、蒙脱土4～8、膨润土2～6、润滑剂2～5、石墨烯0.4～0.8、抗静电剂2～4、阻燃剂12.5～15.5、硅烷偶联剂0.5～0.8。
进一步地，所述木质纤维为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、木材中的一种或者两种以上的按任意比例混合的混合物。
进一步地，所述润滑剂为聚酯酰胺。
进一步地，所述抗静电剂为铜粉、碳纤维和丙烯酸硬脂酸酯按重量比1：2：1混合的混合物。
进一步地，所述阻燃剂为二硫化钼、氢氧化铝、季戊四醇磷酸酯按重量比0.5～1：0.5～1.5：2～3混合的混合物。
本发明还提供上述防静电防火木塑型材的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性高密度聚乙烯的制备
将石墨烯和抗静电剂加入到高密度聚乙烯中，然后在85～95℃条件下搅拌30～40min，得到初混料，将初混料投入挤出造粒机中，在160～190℃条件下挤出造粒，得到改性高密度聚乙烯颗粒；
(2)木塑原料颗粒的制备
将木质纤维粉碎成粉，加入改性高密度聚乙烯颗粒和剩余原料，然后在80～90℃条件下搅拌30～50min，得到初混料，将初混料投入挤出造粒机中，在135～205℃条件下挤出造粒，得到木塑原料颗粒；
(3)挤出成型
将木塑原料颗粒投入到螺杆挤出机中挤出成型,螺杆挤出机的料筒温度为155～175℃，螺杆转速为55～135rad/min，得到所述防静电防火木塑型材。
本发明的有益效果体现在：
本发明预先用石墨烯和抗静电剂对高密度聚乙烯进行改性，可以消除高密度聚乙烯生产过程摩擦产生的静电，后续生产中，石墨烯与抗静电剂协同，更够大大提升材料的抗静电效果，抗静电组分和阻燃组分分开加入，不会造成相互影响，本发明防静电防火木塑型材不仅具有良好的抗静电性能和阻燃性能，同时也具有非常好的机械性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
以下实施例所使用的各种原料，如未作特别说明，均为本领域公知的市售产品。
实施例1
防静电防火木塑型材的制备
防静电防火木塑型材，按重量份，包括以下原料：小麦秸秆45、聚丙烯腈纤维3、硅酸铝纤维3、高密度聚乙烯18、马来酸酐接枝高密度聚乙烯3、碳酸钙4、蒙脱土6、膨润土4、聚酯酰胺4、石墨烯0.6、抗静电剂3、阻燃剂13、硅烷偶联剂0.7；抗静电剂为铜粉、碳纤维和丙烯酸硬脂酸酯按重量比1：2：1混合的混合物；阻燃剂为二硫化钼、氢氧化铝、季戊四醇磷酸酯按重量比0.7：1.0：2.5混合的混合物；
具体制备方法包括以下步骤：
(1)改性高密度聚乙烯的制备
将石墨烯和抗静电剂加入到高密度聚乙烯中，然后在90℃条件下搅拌35min，得到初混料，将初混料投入挤出造粒机中，在175℃条件下挤出造粒，得到改性高密度聚乙烯颗粒；
(2)木塑原料颗粒的制备
将木质纤维粉碎成粉，加入改性高密度聚乙烯颗粒和剩余原料，然后在85℃条件下搅拌40min，得到初混料，将初混料投入挤出造粒机中，在170℃条件下挤出造粒，得到木塑原料颗粒；
(3)挤出成型
将木塑原料颗粒投入到螺杆挤出机中挤出成型,螺杆挤出机的料筒温度为165℃，螺杆转速为85rad/min，得到所述防静电防火木塑型材。
实施例2
防静电防火木塑型材的制备
防静电防火木塑型材，按重量份，包括以下原料：小麦秸秆40、聚丙烯腈纤维2、硅酸铝纤维2、高密度聚乙烯10、马来酸酐接枝高密度聚乙烯2、碳酸钙3、蒙脱土4、膨润土2、聚酯酰胺2、石墨烯0.4、抗静电剂2、阻燃剂12.5、硅烷偶联剂0.5；抗静电剂为铜粉、碳纤维和丙烯酸硬脂酸酯按重量比1：2：1混合的混合物；阻燃剂为二硫化钼、氢氧化铝、季戊四醇磷酸酯按重量比0.5：0.5：2混合的混合物；
具体制备方法包括以下步骤：
(1)改性高密度聚乙烯的制备
将石墨烯和抗静电剂加入到高密度聚乙烯中，然后在85℃条件下搅拌40min，得到初混料，将初混料投入挤出造粒机中，在160℃条件下挤出造粒，得到改性高密度聚乙烯颗粒；
(2)木塑原料颗粒的制备
将木质纤维粉碎成粉，加入改性高密度聚乙烯颗粒和剩余原料，然后在80℃条件下搅拌50min，得到初混料，将初混料投入挤出造粒机中，在135℃条件下挤出造粒，得到木塑原料颗粒；
(3)挤出成型
将木塑原料颗粒投入到螺杆挤出机中挤出成型,螺杆挤出机的料筒温度为155℃，螺杆转速为135rad/min，得到所述防静电防火木塑型材。
实施例3
防静电防火木塑型材的制备
防静电防火木塑型材，按重量份，包括以下原料：小麦秸秆50、聚丙烯腈纤维4、硅酸铝纤维4、高密度聚乙烯25、马来酸酐接枝高密度聚乙烯4、碳酸钙6、蒙脱土8、膨润土6、聚酯酰胺5、石墨烯0.8、抗静电剂4、阻燃剂15.5、硅烷偶联剂0.8；抗静电剂为铜粉、碳纤维和丙烯酸硬脂酸酯按重量比1：2：1混合的混合物；阻燃剂为二硫化钼、氢氧化铝、季戊四醇磷酸酯按重量比1：1.5：3混合的混合物；
具体制备方法包括以下步骤：
(1)改性高密度聚乙烯的制备
将石墨烯和抗静电剂加入到高密度聚乙烯中，然后在95℃条件下搅拌30min，得到初混料，将初混料投入挤出造粒机中，在190℃条件下挤出造粒，得到改性高密度聚乙烯颗粒；
(2)木塑原料颗粒的制备
将木质纤维粉碎成粉，加入改性高密度聚乙烯颗粒和剩余原料，然后在90℃条件下搅拌30min，得到初混料，将初混料投入挤出造粒机中，在205℃条件下挤出造粒，得到木塑原料颗粒；
(3)挤出成型
将木塑原料颗粒投入到螺杆挤出机中挤出成型,螺杆挤出机的料筒温度为175℃，螺杆转速为55rad/min，得到所述防静电防火木塑型材。
实施例4
防静电防火木塑型材的性能测试
对上述实施例制得的防静电防火木塑型材进行强度等性能测试，结果见下表1，其中拉伸强度按照GB/T 1040-92标准检测；拉伸模量按照GB/T 1040-92标准检测；热变形温度按照GB1634-79标准检测，抗静电性能按照GB50174-2008标准检测；氧指数测试按照GB/T2406.2-2009标准检测，燃烧性能按照GB/T 2408-2021标准检测。
表1
Figure BDA0003720486450000051
从以上可以看出，本发明防静电防火木塑型材具有非常好的机械性能、阻燃性能和抗静电性能。在实施例1的基础上，用等量的抗静电剂替换石墨烯，制得的木塑型材的表面电阻率增加到1.5×108，体积电阻率增加到2.3×109，抗静电效果大大降低,表明了石墨烯与抗静电剂具有协同作用。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种防静电防火木塑型材，其特征在于,按重量份，包括以下原料：
木质纤维40～50、聚丙烯腈纤维2～4、硅酸铝纤维2～4、高密度聚乙烯10～25、马来酸酐接枝高密度聚乙烯2～4、碳酸钙3～6、蒙脱土4～8、膨润土2～6、润滑剂2～5、石墨烯0.4～0.8、抗静电剂2～4、阻燃剂12.5～15.5、硅烷偶联剂0.5～0.8；
防静电防火木塑型材的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性高密度聚乙烯的制备
将石墨烯和抗静电剂加入到高密度聚乙烯中，然后在85～95℃条件下搅拌30～40min，得到初混料，将初混料投入挤出造粒机中，在160～190℃条件下挤出造粒，得到改性高密度聚乙烯颗粒；
(2)木塑原料颗粒的制备
将木质纤维粉碎成粉，加入改性高密度聚乙烯颗粒和剩余原料，然后在80～90℃条件下搅拌30～50min，得到初混料，将初混料投入挤出造粒机中，在135～205℃条件下挤出造粒，得到木塑原料颗粒；
(3)挤出成型
将木塑原料颗粒投入到螺杆挤出机中挤出成型,螺杆挤出机的料筒温度为155～175℃，螺杆转速为55～135rad/min，得到所述防静电防火木塑型材。
2.如权利要求1所述的防静电防火木塑型材，其特征在于，所述木质纤维为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、木材中的一种或者两种以上的按任意比例混合的混合物。
3.如权利要求1所述的防静电防火木塑型材，其特征在于，所述润滑剂为聚酯酰胺。
4.如权利要求1所述的防静电防火木塑型材，其特征在于，所述抗静电剂为铜粉、碳纤维和丙烯酸硬脂酸酯按重量比1：2：1混合的混合物。
5.如权利要求1所述的防静电防火木塑型材，其特征在于，所述阻燃剂为二硫化钼、氢氧化铝、季戊四醇磷酸酯按重量比0.5～1：0.5～1.5：2～3混合的混合物。
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