本發(fā)明公開了一種阻燃型木塑復(fù)合材料的制備方法，屬于高分子材料的技術(shù)領(lǐng)域。

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、美觀、可再生、造價(jià)低、防蟲、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。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，例如門窗、地板、墻壁的建筑材料、艦船材料、柵欄材料、家具材料、汽車材料等。隨著木塑復(fù)合材料的應(yīng)用越來越廣，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)域均對木塑復(fù)合材料有阻燃的要求，以降低火災(zāi)的危險(xiǎn)性。

目前，多采用在木塑復(fù)合材料中添加阻燃劑的方式來提高木塑復(fù)合材料的阻燃性，常用的阻燃劑是含鹵阻燃劑，雖然含鹵阻燃劑具有很好的阻燃性能，但是含鹵阻燃劑燃燒過程中產(chǎn)生的煙霧大，容易造成人員窒息，并且因煙霧過大，不易辨別方向而難以及時(shí)撤離火災(zāi)現(xiàn)場，給火災(zāi)撲救造成極大困難。

現(xiàn)還有采用以聚磷酸銨為阻燃劑主體的膨脹阻燃體系來制備阻燃性木塑復(fù)合材料，該方法采用聚磷酸銨作為阻燃劑主體，又以季戊四醇或淀粉為炭源的膨脹阻燃體系使阻燃塑木復(fù)合材料具備了較好的阻燃性，但是為了保證阻燃塑木復(fù)合材料的阻燃性，該方法中聚磷酸銨加入量較大，而影響阻燃性木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能，使制備得到的阻燃性木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能較差；同時(shí)當(dāng)采用回收的混合廢舊塑料為原料時(shí)，因混合廢舊塑料是各種塑料的混雜，在進(jìn)行阻燃木塑復(fù)合材料加工時(shí)需采用高的加工溫度，而這樣容易造成聚磷酸銨分解，進(jìn)而影響阻燃木塑復(fù)合材料的阻燃性能，聚磷酸銨為阻燃劑主體不適用于成型加工溫度要求高的廢舊塑料基木塑復(fù)合材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對傳統(tǒng)阻燃型木塑復(fù)合材料在制備過程中添加含鹵阻燃劑，在燃燒過程中煙霧大，易引起人員窒息，且添加傳統(tǒng)阻燃劑易引起木塑復(fù)合材料強(qiáng)度下降的問題，提供了一種將鋸木屑和蔗渣改性處理后與PVC樹脂輻照交聯(lián)，再經(jīng)擠出成型制得阻燃型木塑復(fù)合材料的方法。本發(fā)明首先將鋸木屑和蔗渣用雙氧水漂白，再經(jīng)蒸汽爆破，改善鋸木屑與蔗渣纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)，提高活性，并配合冷凍粉碎，使纖維細(xì)胞中先形成冰晶，在受到高沖擊力時(shí)，細(xì)胞壁中冰晶破裂，將纖維分離成具有微納米尺寸的超細(xì)纖維，再利用超細(xì)纖維的多羥基特性，吸附沉淀產(chǎn)生的氫氧化鋁，經(jīng)過濾干燥后與PVC樹脂及異氰脲酸三烯丙酯混合，在紫外輻照下交聯(lián)，并經(jīng)擠出冷卻成型，得到阻燃型木塑復(fù)合材料。本發(fā)明利用超細(xì)纖維的強(qiáng)吸水能力，吸收氯化鋁溶液后，在纖維內(nèi)部及表面沉淀形成氫氧化鋁，并以此為無機(jī)阻燃劑，在燃燒過程中不會產(chǎn)生有毒氣體，還可有效減少材料的發(fā)煙量，且將纖維超細(xì)化處理后，可有效提高木塑復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度，有效解決了傳統(tǒng)阻燃型木塑復(fù)合材料機(jī)械強(qiáng)度下降，在燃燒過程中發(fā)煙量大的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是：

（1）稱取300～500g鋸木屑，200～300g蔗渣，倒入盛有2～3L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6～8%雙氧水的燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為70～80℃，轉(zhuǎn)速為500～600r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)45～60min，過濾，收集濾渣，并用去離子水洗滌濾渣3～5次，再將洗滌后的濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的濾渣置于粉碎機(jī)中，粉碎后過60～80目篩，得干燥濾渣屑；

（2）將上述所得干燥濾渣屑轉(zhuǎn)入蒸汽爆破裝置的汽爆罐中，并向汽爆罐中通入預(yù)熱至220～260℃的蒸汽，直至汽爆罐中壓力達(dá)2.2～2.6MPa，保壓30～50s后，打開汽爆罐出料閥門，使汽爆罐中物料瞬間噴射進(jìn)入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆濕料；

（3）將上述所得汽爆濕料轉(zhuǎn)入冷凍粉碎機(jī)，用液氮冷卻10～20s后，粉碎20～30min，收集粉碎后的物料，并置于烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，得超細(xì)纖維粉；

（4）在三口燒瓶中，依次加入200～300g上述所得超細(xì)纖維粉，600～800mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8～10%氯化鋁溶液，再將三口燒瓶轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為65～70℃，轉(zhuǎn)速為300～500r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?5～60min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，以3～5mL/min速率向三口燒瓶中通入氨氣，直至三口燒瓶中物料pH達(dá)8.8～9.0，停止通入氨氣，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)30～60min，離心分離，收集下層沉淀物，并將下層沉淀物置于真空干燥箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，得干燥沉淀物；

（5）按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入60～80份上述所得干燥沉淀物，100～120份PVC樹脂顆粒，10～15份異氰脲酸三烯丙酯，于溫度為75～80℃，轉(zhuǎn)速為500～600r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?～2h，再將混料機(jī)中物料均勻平鋪于不銹鋼盤中，控制平鋪厚度為2～4mm，再將不銹鋼盤轉(zhuǎn)入紫外線輻照箱中，并以10～15mL/min速率向輻照箱中通入氮?dú)?，在氮?dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下，于溫度為75～80℃，功率為250～350W條件下，紫外輻照2～4h；

（6）待上述紫外輻照結(jié)束，將不銹鋼盤中物料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中，于機(jī)頭溫度為175～180℃，機(jī)身溫度為180～190℃，機(jī)頭壓力為10.8～12.6MPa條件下，以300～500mm/min速率擠出至模具中，冷卻成型后脫模，即得阻燃型木塑復(fù)合材料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：將本發(fā)明制得的阻燃型木塑復(fù)合材料經(jīng)熱壓和切割加工，制成木飾面板，用于室內(nèi)墻面裝修裝飾，經(jīng)檢測，本發(fā)明所得的阻燃型木塑復(fù)合材料的耐熱溫度為110～130℃，阻燃等級為A級，極限氧指數(shù)為30～35%，抗沖擊強(qiáng)度為13～17KJ/m²，彎曲強(qiáng)度為50～55MPa。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明所得的阻燃型木塑復(fù)合材料具有阻燃和抑煙的雙重功效，煙霧小，阻燃性能和力學(xué)性能良好；

（2）本發(fā)明所得的阻燃型木塑復(fù)合材料制備工藝簡單，可操作性強(qiáng)，過程易于控制，適合工業(yè)化大規(guī)模推廣。

具體實(shí)施方式

稱取300～500g鋸木屑，200～300g蔗渣，倒入盛有2～3L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6～8%雙氧水的燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為70～80℃，轉(zhuǎn)速為500～600r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)45～60min，過濾，收集濾渣，并用去離子水洗滌濾渣3～5次，再將洗滌后的濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的濾渣置于粉碎機(jī)中，粉碎后過60～80目篩，得干燥濾渣屑；將上述所得干燥濾渣屑轉(zhuǎn)入蒸汽爆破裝置的汽爆罐中，并向汽爆罐中通入預(yù)熱至220～260℃的蒸汽，直至汽爆罐中壓力達(dá)2.2～2.6MPa，保壓30～50s后，打開汽爆罐出料閥門，使汽爆罐中物料瞬間噴射進(jìn)入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆濕料；將上述所得汽爆濕料轉(zhuǎn)入冷凍粉碎機(jī)，用液氮冷卻10～20s后，粉碎20～30min，收集粉碎后的物料，并置于烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，得超細(xì)纖維粉；在三口燒瓶中，依次加入200～300g上述所得超細(xì)纖維粉，600～800mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8～10%氯化鋁溶液，再將三口燒瓶轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為65～70℃，轉(zhuǎn)速為300～500r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?5～60min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，以3～5mL/min速率向三口燒瓶中通入氨氣，直至三口燒瓶中物料pH達(dá)8.8～9.0，停止通入氨氣，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)30～60min，離心分離，收集下層沉淀物，并將下層沉淀物置于真空干燥箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，得干燥沉淀物；按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入60～80份上述所得干燥沉淀物，100～120份PVC樹脂顆粒，10～15份異氰脲酸三烯丙酯，于溫度為75～80℃，轉(zhuǎn)速為500～600r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?～2h，再將混料機(jī)中物料均勻平鋪于不銹鋼盤中，控制平鋪厚度為2～4mm，再將不銹鋼盤轉(zhuǎn)入紫外線輻照箱中，并以10～15mL/min速率向輻照箱中通入氮?dú)猓诘獨(dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下，于溫度為75～80℃，功率為250～350W條件下，紫外輻照2～4h；待上述紫外輻照結(jié)束，將不銹鋼盤中物料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中，于機(jī)頭溫度為175～180℃，機(jī)身溫度為180～190℃，機(jī)頭壓力為10.8～12.6MPa條件下，以300～500mm/min速率擠出至模具中，冷卻成型后脫模，即得阻燃型木塑復(fù)合材料。

實(shí)例1

稱取300g鋸木屑，200g蔗渣，倒入盛有2L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%雙氧水的燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為70℃，轉(zhuǎn)速為500r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)45min，過濾，收集濾渣，并用去離子水洗滌濾渣3次，再將洗滌后的濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的濾渣置于粉碎機(jī)中，粉碎后過60目篩，得干燥濾渣屑；將上述所得干燥濾渣屑轉(zhuǎn)入蒸汽爆破裝置的汽爆罐中，并向汽爆罐中通入預(yù)熱至220℃的蒸汽，直至汽爆罐中壓力達(dá)2.2MPa，保壓30s后，打開汽爆罐出料閥門，使汽爆罐中物料瞬間噴射進(jìn)入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆濕料；將上述所得汽爆濕料轉(zhuǎn)入冷凍粉碎機(jī)，用液氮冷卻10s后，粉碎20min，收集粉碎后的物料，并置于烘箱中，于溫度為105℃條件下干燥至恒重，得超細(xì)纖維粉；在三口燒瓶中，依次加入200g上述所得超細(xì)纖維粉，600mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%氯化鋁溶液，再將三口燒瓶轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為65℃，轉(zhuǎn)速為300r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?5min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，以3mL/min速率向三口燒瓶中通入氨氣，直至三口燒瓶中物料pH達(dá)8.8，停止通入氨氣，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)30min，離心分離，收集下層沉淀物，并將下層沉淀物置于真空干燥箱中，于溫度為105℃條件下干燥至恒重，得干燥沉淀物；按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入60份上述所得干燥沉淀物，100份PVC樹脂顆粒，10份異氰脲酸三烯丙酯，于溫度為75℃，轉(zhuǎn)速為500r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?h，再將混料機(jī)中物料均勻平鋪于不銹鋼盤中，控制平鋪厚度為2mm，再將不銹鋼盤轉(zhuǎn)入紫外線輻照箱中，并以10mL/min速率向輻照箱中通入氮?dú)猓诘獨(dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下，于溫度為75℃，功率為250W條件下，紫外輻照2h；待上述紫外輻照結(jié)束，將不銹鋼盤中物料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中，于機(jī)頭溫度為175℃，機(jī)身溫度為180℃，機(jī)頭壓力為10.8MPa條件下，以300mm/min速率擠出至模具中，冷卻成型后脫模，即得阻燃型木塑復(fù)合材料。

將本發(fā)明制得的阻燃型木塑復(fù)合材料經(jīng)熱壓和切割加工，制成木飾面板，用于室內(nèi)墻面裝修裝飾，經(jīng)檢測，本發(fā)明所得的阻燃型木塑復(fù)合材料的耐熱溫度為110℃，阻燃等級為A級，極限氧指數(shù)為30%，抗沖擊強(qiáng)度為13KJ/m²，彎曲強(qiáng)度為50MPa。

實(shí)例2

稱取500g鋸木屑，300g蔗渣，倒入盛有3L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%雙氧水的燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為80℃，轉(zhuǎn)速為600r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)60min，過濾，收集濾渣，并用去離子水洗滌濾渣5次，再將洗滌后的濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的濾渣置于粉碎機(jī)中，粉碎后過80目篩，得干燥濾渣屑；將上述所得干燥濾渣屑轉(zhuǎn)入蒸汽爆破裝置的汽爆罐中，并向汽爆罐中通入預(yù)熱至260℃的蒸汽，直至汽爆罐中壓力達(dá)2.6MPa，保壓50s后，打開汽爆罐出料閥門，使汽爆罐中物料瞬間噴射進(jìn)入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆濕料；將上述所得汽爆濕料轉(zhuǎn)入冷凍粉碎機(jī)，用液氮冷卻20s后，粉碎30min，收集粉碎后的物料，并置于烘箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，得超細(xì)纖維粉；在三口燒瓶中，依次加入300g上述所得超細(xì)纖維粉，800mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%氯化鋁溶液，再將三口燒瓶轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為70℃，轉(zhuǎn)速為500r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?0min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，以5mL/min速率向三口燒瓶中通入氨氣，直至三口燒瓶中物料pH達(dá)9.0，停止通入氨氣，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)60min，離心分離，收集下層沉淀物，并將下層沉淀物置于真空干燥箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，得干燥沉淀物；按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入80份上述所得干燥沉淀物，120份PVC樹脂顆粒，15份異氰脲酸三烯丙酯，于溫度為80℃，轉(zhuǎn)速為600r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?h，再將混料機(jī)中物料均勻平鋪于不銹鋼盤中，控制平鋪厚度為4mm，再將不銹鋼盤轉(zhuǎn)入紫外線輻照箱中，并以15mL/min速率向輻照箱中通入氮?dú)猓诘獨(dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下，于溫度為80℃，功率為350W條件下，紫外輻照4h；待上述紫外輻照結(jié)束，將不銹鋼盤中物料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中，于機(jī)頭溫度為180℃，機(jī)身溫度為190℃，機(jī)頭壓力為12.6MPa條件下，以500mm/min速率擠出至模具中，冷卻成型后脫模，即得阻燃型木塑復(fù)合材料。

將本發(fā)明制得的阻燃型木塑復(fù)合材料經(jīng)熱壓和切割加工，制成木飾面板，用于室內(nèi)墻面裝修裝飾，經(jīng)檢測，本發(fā)明所得的阻燃型木塑復(fù)合材料的耐熱溫度為130℃，阻燃等級為A級，極限氧指數(shù)為35%，抗沖擊強(qiáng)度為17KJ/m²，彎曲強(qiáng)度為55MPa。

實(shí)例3

稱取400g鋸木屑，250g蔗渣，倒入盛有2L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%雙氧水的燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為75℃，轉(zhuǎn)速為550r/min條件下，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)52min，過濾，收集濾渣，并用去離子水洗滌濾渣4次，再將洗滌后的濾渣轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為107℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的濾渣置于粉碎機(jī)中，粉碎后過70目篩，得干燥濾渣屑；將上述所得干燥濾渣屑轉(zhuǎn)入蒸汽爆破裝置的汽爆罐中，并向汽爆罐中通入預(yù)熱至240℃的蒸汽，直至汽爆罐中壓力達(dá)2.4MPa，保壓40s后，打開汽爆罐出料閥門，使汽爆罐中物料瞬間噴射進(jìn)入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆濕料；將上述所得汽爆濕料轉(zhuǎn)入冷凍粉碎機(jī)，用液氮冷卻15s后，粉碎25min，收集粉碎后的物料，并置于烘箱中，于溫度為107℃條件下干燥至恒重，得超細(xì)纖維粉；在三口燒瓶中，依次加入250g上述所得超細(xì)纖維粉，700mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%氯化鋁溶液，再將三口燒瓶轉(zhuǎn)入數(shù)顯測速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為67℃，轉(zhuǎn)速為400r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?2min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，以4mL/min速率向三口燒瓶中通入氨氣，直至三口燒瓶中物料pH達(dá)8.9，停止通入氨氣，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)45min，離心分離，收集下層沉淀物，并將下層沉淀物置于真空干燥箱中，于溫度為107℃條件下干燥至恒重，得干燥沉淀物；按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入70份上述所得干燥沉淀物，110份PVC樹脂顆粒，12份異氰脲酸三烯丙酯，于溫度為77℃，轉(zhuǎn)速為550r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?.5h，再將混料機(jī)中物料均勻平鋪于不銹鋼盤中，控制平鋪厚度為3mm，再將不銹鋼盤轉(zhuǎn)入紫外線輻照箱中，并以113mL/min速率向輻照箱中通入氮?dú)猓诘獨(dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下，于溫度為78℃，功率為300W條件下，紫外輻照3h；待上述紫外輻照結(jié)束，將不銹鋼盤中物料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中，于機(jī)頭溫度為177℃，機(jī)身溫度為185℃，機(jī)頭壓力為11.7MPa條件下，以400mm/min速率擠出至模具中，冷卻成型后脫模，即得阻燃型木塑復(fù)合材料。

將本發(fā)明制得的阻燃型木塑復(fù)合材料經(jīng)熱壓和切割加工，制成木飾面板，用于室內(nèi)墻面裝修裝飾，經(jīng)檢測，本發(fā)明所得的阻燃型木塑復(fù)合材料的耐熱溫度為120℃，阻燃等級為A級，極限氧指數(shù)為33%，抗沖擊強(qiáng)度為14KJ/m²，彎曲強(qiáng)度為53MPa。