本發(fā)明屬于建材技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種阻燃木塑復(fù)合型材及其制備方法。
背景技術(shù)：
木塑復(fù)合材料是以木質(zhì)纖維材料和熱塑性塑料為主要原料制造的復(fù)合材料。它具有使用壽命長(zhǎng)、美觀、可再生、造價(jià)低、防蟲(chóng)、防腐、抗滑、可噴涂、比純塑料產(chǎn)品的硬度高、可與木材一樣進(jìn)行加工、粘接和固定等優(yōu)點(diǎn)，特別是在采用廢舊塑料與木材加工剩余物或秸稈作為主要原料時(shí)，還具有資源利用和環(huán)境保護(hù)方面的突出優(yōu)勢(shì)。正是由于木塑復(fù)合材料有諸多的優(yōu)點(diǎn)，木塑復(fù)合材料在許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，例如門(mén)窗、地板、墻壁的建筑材料、艦船材料、柵欄材料、家具材料、汽車(chē)材料等。隨著木塑復(fù)合材料的應(yīng)用越來(lái)越廣，許多領(lǐng)域?qū)δ舅軓?fù)合材料又有了更高的要求，例如室內(nèi)裝飾、家具等室內(nèi)應(yīng)用領(lǐng)域均對(duì)木塑復(fù)合材料有阻燃的要求，以降低火災(zāi)的危險(xiǎn)性。
木塑復(fù)合材料(WPC)，是一種主要由木材或者纖維素為基礎(chǔ)材料與塑料制成的復(fù)合材料，就是將一定比例的木纖維(如木粉、秸稈粉、棉桿粉、竹粉、果殼粉等)經(jīng)過(guò)預(yù)處理使之與熱塑性聚合物樹(shù)脂或其他材料結(jié)合而成的一種新型材料；該新型材料既綠色環(huán)保又具有良好的力學(xué)穩(wěn)定性，但是構(gòu)成木塑復(fù)合材料的兩大原料木纖維和聚烯烴都是易燃性材料，為此該復(fù)合材料也是易燃材料，賦予木塑復(fù)合材料良好的阻燃性能是該材料應(yīng)用發(fā)展的需要；單獨(dú)對(duì)木材及木纖維的阻燃研究有很多，一般有磷-氮系阻燃劑；硼系阻燃劑；含鹵阻燃劑；其他無(wú)機(jī)鹽等；但主要以磷-氮系阻燃劑為主，被認(rèn)為是最適宜的木材阻燃劑，磷、氮兩種元素在木材阻燃劑中起協(xié)同作用而提高阻燃效果；然而這些阻燃劑幾乎有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是明顯地降低木纖維的熱降解溫度，這可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行復(fù)合材料的加工；對(duì)于聚烯烴阻燃的研究也很多，其阻燃方法常采用含鹵阻燃劑與三氧化二銻(Sb2O3)配合使用；金屬氫氧化物(Al(OH)3、Mg(OH)2)阻燃劑；膨脹性阻燃劑；聚磷酸銨阻燃劑等；無(wú)鹵阻燃是聚烯烴阻燃研究的熱點(diǎn)，膨脹阻燃劑對(duì)聚烯烴/木纖維復(fù)合材料進(jìn)行雙重阻燃是該復(fù)合材料阻燃研究的熱點(diǎn)；但是阻燃劑的添加往往會(huì)惡化復(fù)合材料的力學(xué)性能，因此對(duì)阻燃復(fù)合材料的研究阻燃復(fù)合材料的研究要同時(shí)研究界面相容性、熱穩(wěn)定性和阻燃性，以獲得理想的阻燃復(fù)合材料。因此，研制新型阻燃木塑材料是需要認(rèn)真解決的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供阻燃木塑復(fù)合型材，制成的阻燃木塑復(fù)合型材具有良好的耐熱和阻燃性能，且力學(xué)性能優(yōu)越，具有很好的耐磨性，高強(qiáng)度、韌性好的特點(diǎn)，抗彎曲、抗拉伸、抗沖擊強(qiáng)度好，無(wú)甲醛釋放，耐腐蝕、耐潮濕，持久耐用，綜合品質(zhì)高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供阻燃木塑復(fù)合型材，由以下重量份的原料制成:玉米稈粉20～60份，聚氯乙烯10～26份，核桃殼粉20～40份，磷酸甲苯二苯酯5～12份，鈦酸丁酯5～10份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶3～8份，亞磷酸二正丁酯4～9份，環(huán)己烷二羧酸酯3～7份，二丙二醇二苯甲酸酯3～8份，四甲基二乙烯基二硅氧烷2～7份，氨基硅烷1～5份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶2～8份，硫醇甲基錫3～8份，異噻唑酮1～5份，氯化鈣1～6份。
優(yōu)選地，本發(fā)明所述的阻燃木塑復(fù)合型材，由以下重量份的原料制成:玉米稈粉40份，聚氯乙烯18份，核桃殼粉30份，磷酸甲苯二苯酯8份，鈦酸丁酯8份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶5份，亞磷酸二正丁酯6份，環(huán)己烷二羧酸酯5份，二丙二醇二苯甲酸酯5份，四甲基二乙烯基二硅氧烷5份，氨基硅烷3份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶5份，硫醇甲基錫5份，異噻唑酮3份，氯化鈣3份。
優(yōu)選地，本發(fā)明所述玉米稈粉的粒徑為120～160目。玉米稈粉在這個(gè)粒徑范圍下，木塑型材的拉伸輕度和沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大，力學(xué)性能最好。
優(yōu)選地，本發(fā)明所述核桃殼粉的粒徑為110～150目。核桃殼粉在這個(gè)粒徑范圍下，木塑型材的木塑型材具有最好耐磨性和抗彎強(qiáng)度，力學(xué)性能最好。
本發(fā)明還提供阻燃木塑復(fù)合型材的制備方法，包括以下制備步驟：將玉米稈粉和核桃殼粉投入混均機(jī)，在80～95℃下加熱3～8min，再依次加入硫醇甲基錫、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶，亞磷酸二正丁酯、氯化鈣和異噻唑酮，在100～110rpm轉(zhuǎn)速下，混合10～20min，再升高溫度至120～150℃，繼續(xù)投入磷酸甲苯二苯酯、環(huán)己烷二羧酸酯和四甲基二乙烯基二硅氧烷，在120～140rpm轉(zhuǎn)速下，混合15～25min，繼續(xù)升高溫度至175～195℃，最后加入二丙二醇二苯甲酸酯、鈦酸丁酯、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、氨基硅烷和聚氯乙烯，在150～190rpm轉(zhuǎn)速下，混合20～40min，冷卻至常溫，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融共混擠出，成型，即得阻燃木塑復(fù)合型材。
優(yōu)選地，本發(fā)明制備方法中，在冷卻至常溫前，在70～90℃下干燥至含水量為1％～3％。
本發(fā)明的有益效果在于：
1、本發(fā)明的木塑復(fù)合型材具有良好的耐熱和阻燃性能，煙霧小，經(jīng)試驗(yàn)，本發(fā)明制備得到的阻燃型木塑復(fù)合型材阻燃性能檢測(cè)結(jié)果為：點(diǎn)燃時(shí)間為45～50s，平均熱釋放速率為150～162kw/m2，平均質(zhì)量損失速率為0.048～0.053g/s，平均比表面消光面積320～342m2/kg，煙釋放速率0.3～0.6m2/s，成炭率(500s計(jì))22％～29％，一氧化碳產(chǎn)率為0.018％～0.023％，二氧化碳產(chǎn)率為1.82％～1.96％。
2、本發(fā)明的木塑復(fù)合型材力學(xué)性能優(yōu)越，具有很好的耐磨性，高強(qiáng)度、韌性好的特點(diǎn)，抗彎曲、抗拉伸、抗沖擊強(qiáng)度好，無(wú)甲醛釋放，耐腐蝕、耐潮濕，持久耐用，綜合品質(zhì)高，經(jīng)測(cè)試，對(duì)本發(fā)明制備的木塑復(fù)合型材進(jìn)行抗食材性昆蟲(chóng)性能、耐霉菌性能及力學(xué)性能的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明經(jīng)過(guò)6個(gè)月戶外環(huán)境(試驗(yàn)環(huán)境濕度72～75％RH，溫度25～28℃)試驗(yàn)，本發(fā)明的型材表面均沒(méi)有發(fā)生明顯的色澤和形貌變化，未發(fā)現(xiàn)霉菌斑，并且抗彎強(qiáng)度(按照GB/T9341-2000標(biāo)準(zhǔn))沒(méi)有發(fā)生明顯變化；耐用性能相當(dāng)實(shí)木或木質(zhì)復(fù)合型材的10～12倍。
3、本發(fā)明的原料改善植物纖維與塑料相容性，生成了互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(IPN)，減弱了植物纖維的極性，塑料和植物纖維的緊密結(jié)合，顯著提高型材的綜合品質(zhì)，延長(zhǎng)了使用壽命。
4、本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，縮短制備周期，提高經(jīng)濟(jì)效益，制備得到的木塑復(fù)合型材二次加工性能好，具有可鋸、可釘、可鉆、可刨等木材加工性能，免刷漆，可以與天然木材相媲美，腳感舒適，生產(chǎn)對(duì)木材等級(jí)、品質(zhì)基本無(wú)要求，免去了上漆工藝，產(chǎn)品可以完全回收利用，環(huán)保效果理想，無(wú)甲醛釋放。
5、本發(fā)明的木塑復(fù)合型材還具有較好的航氧化和抗光分解能力，提高木塑復(fù)合型材的防老性能，保持產(chǎn)品的強(qiáng)度和色牢度，提高美觀性。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1
阻燃木塑復(fù)合型材，由以下重量份的原料制成:玉米稈粉(粒徑為120目)60份，聚氯乙烯(粒徑為110目)26份，核桃殼粉20份，磷酸甲苯二苯酯12份，鈦酸丁酯5份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶8份，亞磷酸二正丁酯4份，環(huán)己烷二羧酸酯7份，二丙二醇二苯甲酸酯3份，四甲基二乙烯基二硅氧烷7份，氨基硅烷1份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶2份，硫醇甲基錫8份，異噻唑酮1份，氯化鈣1份。
阻燃木塑復(fù)合型材的制備方法，包括以下制備步驟：將玉米稈粉和核桃殼粉投入混均機(jī)，在80℃下加熱8min，再依次加入硫醇甲基錫、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、亞磷酸二正丁酯、氯化鈣和異噻唑酮，在100rpm轉(zhuǎn)速下，混合20min，再升高溫度至120℃，繼續(xù)投入磷酸甲苯二苯酯、環(huán)己烷二羧酸酯和四甲基二乙烯基二硅氧烷，在140rpm轉(zhuǎn)速下，混合15min，繼續(xù)升高溫度至195℃，最后加入二丙二醇二苯甲酸酯、鈦酸丁酯、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、氨基硅烷和聚氯乙烯，在150rpm轉(zhuǎn)速下，混合40min，在70℃下干燥至含水量為3％，冷卻至常溫，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融共混擠出，成型，即得阻燃木塑復(fù)合型材。
實(shí)施例2
阻燃木塑復(fù)合型材，由以下重量份的原料制成:玉米稈粉(粒徑為130目)50份，聚氯乙烯(粒徑為120目)22份，核桃殼粉25份，磷酸甲苯二苯酯10份，鈦酸丁酯6份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶7份，亞磷酸二正丁酯5份，環(huán)己烷二羧酸酯6份，二丙二醇二苯甲酸酯4份，四甲基二乙烯基二硅氧烷6份，氨基硅烷2份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶3份，硫醇甲基錫6份，異噻唑酮2份，氯化鈣2份。
阻燃木塑復(fù)合型材的制備方法，包括以下制備步驟：將玉米稈粉和核桃殼粉投入混均機(jī)，在85℃下加熱5min，再依次加入硫醇甲基錫、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、亞磷酸二正丁酯、氯化鈣和異噻唑酮，在105rpm轉(zhuǎn)速下，混合18min，再升高溫度至130℃，繼續(xù)投入磷酸甲苯二苯酯、環(huán)己烷二羧酸酯和四甲基二乙烯基二硅氧烷，在135rpm轉(zhuǎn)速下，混合18min，繼續(xù)升高溫度至190℃，最后加入二丙二醇二苯甲酸酯、鈦酸丁酯、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、氨基硅烷和聚氯乙烯，在160rpm轉(zhuǎn)速下，混合35min，在75℃下干燥至含水量為2％，冷卻至常溫，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融共混擠出，成型，即得阻燃木塑復(fù)合型材。
實(shí)施例3
阻燃木塑復(fù)合型材，由以下重量份的原料制成:玉米稈粉(粒徑為140目)40份，聚氯乙烯(粒徑為130目)18份，核桃殼粉30份，磷酸甲苯二苯酯8份，鈦酸丁酯8份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶5份，亞磷酸二正丁酯6份，環(huán)己烷二羧酸酯5份，二丙二醇二苯甲酸酯5份，四甲基二乙烯基二硅氧烷5份，氨基硅烷3份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶5份，硫醇甲基錫5份，異噻唑酮3份，氯化鈣3份。
阻燃木塑復(fù)合型材的制備方法，包括以下制備步驟：將玉米稈粉和核桃殼粉投入混均機(jī)，在90℃下加熱6min，再依次加入硫醇甲基錫、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、亞磷酸二正丁酯、氯化鈣和異噻唑酮，在110rpm轉(zhuǎn)速下，混合15min，再升高溫度至135℃，繼續(xù)投入磷酸甲苯二苯酯、環(huán)己烷二羧酸酯和四甲基二乙烯基二硅氧烷，在130rpm轉(zhuǎn)速下，混合20min，繼續(xù)升高溫度至185℃，最后加入二丙二醇二苯甲酸酯、鈦酸丁酯、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、氨基硅烷和聚氯乙烯，在170rpm轉(zhuǎn)速下，混合30min，在80℃下干燥至含水量為3％，冷卻至常溫，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融共混擠出，成型，即得阻燃木塑復(fù)合型材。
實(shí)施例4
阻燃木塑復(fù)合型材，由以下重量份的原料制成:玉米稈粉(粒徑為150目)30份，聚氯乙烯(粒徑為140目)14份，核桃殼粉35份，磷酸甲苯二苯酯7份，鈦酸丁酯8份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶4份，亞磷酸二正丁酯7份，環(huán)己烷二羧酸酯4份，二丙二醇二苯甲酸酯7份，四甲基二乙烯基二硅氧烷3份，氨基硅烷4份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶7份，硫醇甲基錫4份，異噻唑酮4份，氯化鈣5份。
阻燃木塑復(fù)合型材的制備方法，包括以下制備步驟：將玉米稈粉和核桃殼粉投入混均機(jī)，在95℃下加熱4min，再依次加入硫醇甲基錫、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、亞磷酸二正丁酯、氯化鈣和異噻唑酮，在100rpm轉(zhuǎn)速下，混合12min，再升高溫度至140℃，繼續(xù)投入磷酸甲苯二苯酯、環(huán)己烷二羧酸酯和四甲基二乙烯基二硅氧烷，在125rpm轉(zhuǎn)速下，混合22min，繼續(xù)升高溫度至180℃，最后加入二丙二醇二苯甲酸酯、鈦酸丁酯、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、氨基硅烷和聚氯乙烯，在180rpm轉(zhuǎn)速下，混合25min，在85℃下干燥至含水量為1％，冷卻至常溫，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融共混擠出，成型，即得阻燃木塑復(fù)合型材。
實(shí)施例5
阻燃木塑復(fù)合型材，由以下重量份的原料制成:玉米稈粉(粒徑為160目)20份，聚氯乙烯(粒徑為150目)10份，核桃殼粉40份，磷酸甲苯二苯酯5份，鈦酸丁酯10份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶3份，亞磷酸二正丁酯9份，環(huán)己烷二羧酸酯3份，二丙二醇二苯甲酸酯8份，四甲基二乙烯基二硅氧烷2份，氨基硅烷5份，1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶8份，硫醇甲基錫3份，異噻唑酮5份，氯化鈣6份。
阻燃木塑復(fù)合型材的制備方法，包括以下制備步驟：將玉米稈粉和核桃殼粉投入混均機(jī)，在85℃下加熱3min，再依次加入硫醇甲基錫、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、亞磷酸二正丁酯、氯化鈣和異噻唑酮，在105rpm轉(zhuǎn)速下，混合10min，再升高溫度至150℃，繼續(xù)投入磷酸甲苯二苯酯、環(huán)己烷二羧酸酯和四甲基二乙烯基二硅氧烷，在120rpm轉(zhuǎn)速下，混合25min，繼續(xù)升高溫度至175℃，最后加入二丙二醇二苯甲酸酯、鈦酸丁酯、1,3-二甲基-6-氨基脲嘧啶、氨基硅烷和聚氯乙烯，在190rpm轉(zhuǎn)速下，混合20min，在90℃下干燥至含水量為2％，冷卻至常溫，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融共混擠出，成型，即得阻燃木塑復(fù)合型材。
試驗(yàn)例
采用GB/T24508-2009測(cè)試方法對(duì)上述實(shí)施例1、實(shí)施例3和實(shí)施例5所制備的木塑復(fù)合型材進(jìn)行物理性能測(cè)試，結(jié)果如下表示：