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一種含導(dǎo)電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復(fù)合材料及其制備方法與流程

文檔序號:12693110閱讀:437來源:國知局

本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域,具體涉及一種含導(dǎo)電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復(fù)合材料,及其制備工藝。



背景技術(shù):

木塑復(fù)合材料是以農(nóng)業(yè)廢棄物為主要原料,減少了植物秸桿和廢舊塑料焚燒對環(huán)境造成的污染,具有環(huán)境友好性和可持續(xù)性的優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于建筑材料、家具、包裝運輸?shù)刃袠I(yè)。木塑復(fù)合材料的研究和應(yīng)用對尋求木材替代材料具有重要意義。

杜鳳在其碩士學(xué)位論文《碳纖維增強木纖維/聚乙烯復(fù)合材料的制備及性能硏究》中,分別使用短切碳纖維、連續(xù)長碳纖維代替木塑復(fù)合材料中部分木纖維,研究了碳纖維添加量、碳纖維表面處理、碳布木塑板組合工藝結(jié)構(gòu)以及不同的加工工藝對復(fù)合材料力學(xué)性能和其他性能的影響。但是存在力學(xué)性能、沖擊性能、阻燃性能不足。

本發(fā)明先將楊木粉研磨粉碎、過篩、干燥,再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡處理,過濾、水洗、干燥后得到改性木纖維,改性后的木纖維在基體中的分散性好,相容性高,與基體的界面結(jié)合性能得到改善;且提高了復(fù)合材料的拉伸強度、彎曲強度、沖擊韌性,提高了復(fù)合材料的綜合性能和耐熱性。用三聚氰胺對聚磷酸銨進行活化改性處理后,再與可膨脹石墨、包覆紅磷混合球磨,相互間存在協(xié)同作用,得到復(fù)合阻燃劑,用于提高復(fù)合材料的阻燃性能。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種含導(dǎo)電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復(fù)合材料及其制備工藝,依照該工藝制備的復(fù)合材料力學(xué)性能好,且具有良好的阻燃性能、抗靜電性能。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn):

橡膠粉50-60,楊木粉40-50,高密度聚乙烯30-40,馬來酸酐接枝聚乙烯3-6,碳纖維2-5,PE蠟2-3,聚磷酸銨6-9,三聚氰胺5-7,可膨脹石墨4-6,包覆紅磷2-4,導(dǎo)電炭黑7-11,KH550、丙烯酸溶液、NaOH溶液、乙醇、乙二醇、蒸餾水適量。

一種含導(dǎo)電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復(fù)合材料,其特征在于,按以下步驟進行:

a. 將橡膠粉研磨粉碎,過60-100目篩,置于200-500W的微波下處理5-10min后,再1:10-20加入NaOH溶液中浸泡處理1-2h,抽濾、水洗至中性,90-100℃下干燥2-4h,待用;

b. 將楊木粉研磨粉碎,過20-40目篩后,放入鼓風(fēng)干燥箱中于100-120℃干燥2-4h,1:10-20加入丙烯酸溶液中,浸泡處理1-3h后,過濾,再1:10-15加入KH550/乙醇溶液中,浸泡處理2-3h,過濾、水洗3-5次,于80-90℃烘箱中干燥3-6h,得改性木纖維;

c. 將a、b中所得物料與碳纖維、馬來酸酐接枝聚乙烯機械攪拌混合1-2h,再與高密度聚乙烯混合加入高速混合機中,1:2-3投入PE蠟、KH550,在70-80℃下攪拌1-2h,混合均勻,待用;

d. 將聚磷酸銨、三聚氰胺放入反應(yīng)釜中,升溫至240-260℃反應(yīng)3-4h后,過濾、乙二醇洗滌3-5次,在100-120℃下真空烘干,得活化改性聚磷酸銨,將其與可膨脹石墨、包覆紅磷混合,研磨粉碎過100-200目篩,待用;

e. 將導(dǎo)電炭黑在100-110℃下烘干5-8h,1:5:10-20與KH550、乙醇混合,于60-70℃恒溫水浴攪拌1-2h后,抽濾、水洗3-5次,產(chǎn)物在100-120℃烘箱中烘干后得改性導(dǎo)電炭黑,將其與c、d中所得物料倒入喂料斗,用雙螺桿擠出機于150-175℃熔融擠出造粒,注塑成型,得木橡塑三元復(fù)合材料。

其中,步驟a中NaOH溶液濃度為1-3%;步驟b中丙烯酸溶液濃度為0.1-0.3mol/L;步驟b中所述KH550/乙醇溶液是將3-5份的KH550 1:5:90-100溶解于蒸餾水、乙醇中,并將溶液pH調(diào)節(jié)為3-5。

本發(fā)明的反應(yīng)機理如下:

(1)先將楊木粉研磨粉碎、過篩、干燥,再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡處理,過濾、水洗、干燥后得到改性木纖維,改性后的木纖維在基體中的分散性好,相容性高,與基體的界面結(jié)合性能得到改善;且提高了復(fù)合材料的拉伸強度、彎曲強度、沖擊韌性,提高了復(fù)合材料的綜合性能和耐熱性。

(2)用三聚氰胺對聚磷酸銨進行活化改性處理后,再與可膨脹石墨、包覆紅磷混合球磨,相互間存在協(xié)同作用,得到復(fù)合阻燃劑,用于提高復(fù)合材料的阻燃性能。

(3)楊木粉為增強相,橡膠粉為彈性相,塑料基體為膠黏劑,采用熔融擠出-注塑成型的方法制備了三元復(fù)合材料,經(jīng)過微波改性、硅烷偶聯(lián)劑處理的橡膠粉,表面的羥基數(shù)量增多,極性增強,橡膠粉的加入,改善了材料的沖擊強度,橡膠粉與楊木粉具有互補性,提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐老化性。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解,下面結(jié)合具體實施例,進一步闡述本發(fā)明。

實施例

一種含導(dǎo)電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復(fù)合材料,由下述重量份(g)的原料制得:

橡膠粉50,楊木粉40,高密度聚乙烯30,馬來酸酐接枝聚乙烯6,碳纖維5,PE蠟3,聚磷酸銨9,三聚氰胺7,可膨脹石墨6,包覆紅磷4,導(dǎo)電炭黑11,KH550、丙烯酸溶液、NaOH溶液、乙醇、乙二醇、蒸餾水適量。

一種含導(dǎo)電炭黑的抗靜電型木橡塑三元復(fù)合材料,其特征在于,按以下步驟進行:

a. 將橡膠粉研磨粉碎,過60-100目篩,置于200-500W的微波下處理5-10min后,再1:10-20加入NaOH溶液中浸泡處理1-2h,抽濾、水洗至中性,90-100℃下干燥2-4h,待用;

b. 將楊木粉研磨粉碎,過40目篩后,放入鼓風(fēng)干燥箱中于100-120℃干燥3h,1:20加入丙烯酸溶液中,浸泡處理2h后,過濾,再1:15加入KH550/乙醇溶液中,浸泡處理3h,過濾、水洗3次,于80-90℃烘箱中干燥4h,得改性木纖維;

c. 將a、b中所得物料與碳纖維、馬來酸酐接枝聚乙烯機械攪拌混合1h,再與高密度聚乙烯、剩余份的KH550、PE蠟加入高速混合機中,在70-80℃下攪拌1h,混合均勻,待用;

d. 將聚磷酸銨、三聚氰胺放入反應(yīng)釜中,升溫至240-260℃反應(yīng)3h后,過濾、乙二醇洗滌3次,在100-120℃下真空烘干,得活化改性聚磷酸銨,將其與可膨脹石墨、包覆紅磷混合,研磨粉碎過100目篩,待用;

e. 將導(dǎo)電炭黑在100-110℃下烘干5h,1:5:20與KH550、乙醇混合,于60-70℃恒溫水浴攪拌2h后,抽濾、水洗3次,產(chǎn)物在110-120℃烘箱中烘干后得改性導(dǎo)電炭黑,將其與c、d中所得物料倒入喂料斗,用雙螺桿擠出機于160-170℃熔融擠出造粒,注塑成型,得木橡塑三元復(fù)合材料。

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