一種阻燃型pvc木塑復(fù)合材料用納米碳酸鈣的表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧 的表面處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] PVC木塑復(fù)合材料兼具木材和塑料的優(yōu)點，如尺寸穩(wěn)定性好，耐腐蝕，耐蟲蛙，易加 工成型，并且可回收利用。木塑復(fù)合材料在北美尤其是美國已經(jīng)成為優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。它們正被應(yīng) 用在各種新的場合中，如蓋板、碼頭、景觀材料、圍墻、標(biāo)志桿、鋪地板塊、鐵路枕木、運動場 器械、Π 窗框架、建筑物、模塑成型的汽車內(nèi)部儀表等。但其應(yīng)用領(lǐng)域大多有阻然要求，因此 賦予木塑復(fù)合材料良好的阻燃性能是運類材料發(fā)展的需要。目前木塑復(fù)合材料阻燃劑大多 極性較強，與聚合物機體相容性較差，添加量少時，達(dá)不到阻燃的效果。運些阻燃劑添加量 大時，容易與基體界面產(chǎn)生空隙，降低木塑復(fù)合材料的力學(xué)性能。
[0003] 中國專利CN 101143952 A公開了一種分別在聚氯乙締木塑復(fù)合材料和聚苯乙締 木塑復(fù)合材料中加入W聚憐酸錠為主的膨脹型阻燃體系的阻燃方法。聚憐酸錠的加入可W 有效地增加木塑復(fù)合材料的極限氧指數(shù)，降低熱釋放速率，但其添加量大導(dǎo)致材料力學(xué)性 能大幅下降。
[0004] 中國專利CN 105111614 A公開了一種無毒環(huán)保阻燃的PVC木塑材料制備方法，該 方法通過添加高嶺±來達(dá)到一定的阻燃作用，但其效果有限。
[0005] 納米碳酸巧作為一種新型功能性無機材料，被廣發(fā)運用于橡膠、塑料、涂料、密封 膠、油墨及造紙等行業(yè)。由于納米碳酸巧粒徑小、比表面能高，經(jīng)過表面改性后使其具有一 般無機填料所沒有的表面活性，近年來在PVC木塑復(fù)合材料得到廣泛的應(yīng)用。但未經(jīng)表面改 性的納米碳酸巧難W均勻分散于復(fù)合材料，不僅發(fā)揮不了納米材料的功效，反而會降低制 品的力學(xué)性能。目前對納米碳酸巧改性的方法中，主要選用的表面處理劑通常為脂肪酸或 其鹽。但PVC木塑復(fù)合材料與脂肪酸或脂肪酸鹽的相容性較差，很難與納米碳酸巧填料有效 結(jié)合，導(dǎo)致基體與填料的界面粘結(jié)力差，從而造成復(fù)合材料的力學(xué)強度不高。
[0006] 因此，尋找一種能賦予PVC木塑材料優(yōu)良阻燃性并使其保持其良好的力學(xué)性能的 納米碳酸巧填料顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對現(xiàn)有納米碳酸巧改性存在的問題，提供一種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料 用納米碳酸巧的表面處理方法。該方法通過采用甜菜堿與憐酸醋對納米碳酸巧進(jìn)行表面改 性，使得納米碳酸巧在復(fù)合材料中具有良好的相容性和分散性，提高PVC樹脂與木質(zhì)纖維的 界面粘結(jié)力，對PVC木塑復(fù)合材料增強增初的同時還具有較好的阻燃作用。
[000引本發(fā)明是基于W下原理實現(xiàn)的：
[0009]本方案采用憐酸醋陰離子表面活性劑和甜菜堿兩性表面活性劑對納米碳酸巧進(jìn) 行表面改性。由于甜菜堿表面活性劑具有優(yōu)良的溶解性和配伍性，與憐酸醋表面活性劑復(fù) 配可提高表面處理效果。甜菜堿為生物堿，而木質(zhì)纖維多呈酸性，甜菜堿處理后的納米碳酸 巧與木質(zhì)纖維有良好的相容性。憐酸醋既是一種納米碳酸巧表面處理劑，也是PVC木塑復(fù)合 材料常用的阻燃劑，通過與甜菜堿復(fù)配包覆在納米碳酸巧表面，使其具有P-N協(xié)同效應(yīng)，再 加上納米碳酸巧在PVC木塑復(fù)合材料里的高量填充，阻燃效果更為顯著。
[0010]為實現(xiàn)W上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0011] -種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧的表面處理方法，包括W下步驟：
[001^ (1)將抑=6.5~7.5、比表面積為18~25m2/g、質(zhì)量濃度為13~16%的納米碳酸巧 懸浮漿液，加熱至50~70°C，保持恒溫；
[0013] (2)再向步驟(1)的懸浮漿液加入甜菜堿和憐酸醋復(fù)合表面處理劑，持續(xù)攬拌30~ 60min得改性漿液；
[0014] (3)將上述得到的改性漿液按常規(guī)方法分別經(jīng)過壓濾脫水，干燥，粉碎，分級，得 PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧產(chǎn)品。
[0015] 優(yōu)選地，W上所述納米碳酸巧漿液是通過化學(xué)沉淀法制備呈類立方狀。具體制備 方法:選取碳酸巧含量大于98%的石灰石在llOCrC下般燒3小時得到生石灰。生石灰與60± 5°C水按重量比1:5進(jìn)行充分消化得到熟石灰漿。將熟石灰漿過篩除渣后，加入自來水，稀釋 至質(zhì)量濃度9.5~12.5%，并將其冷凍至18~22°C。通入凈化、冷卻后C〇2體積濃度30~35% 的石灰害氣與處理后的石灰漿進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)液pH值<7.5時，碳酸化反應(yīng)完成，審U 得所需納米碳酸巧懸浮漿液。
[0016] 優(yōu)選地，W上所述復(fù)合表面處理劑中甜菜堿和憐酸醋的質(zhì)量比為1~6:1。
[0017] 優(yōu)選地，W上所述為甜菜堿和憐酸醋的加入量為懸浮漿液中碳酸巧干基質(zhì)量的 1.5 ~3.2%。
[0018] 優(yōu)選地，W上所述復(fù)合表面處理劑制備方法如下:在50~70°C熱水中加入憐酸醋， 配制成質(zhì)量濃度為10%的憐酸醋溶液，攬拌2~5min后再加入甜菜堿，攬拌均勻，即得復(fù)合 表面處理劑。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
[0020] 1、本發(fā)明制備的納米碳酸巧產(chǎn)品分散良好，與PVC樹脂及木粉有良好的相容性，可 進(jìn)行高量填充，還能賦予木塑復(fù)合材料較好的加工性能，提高復(fù)合材料力學(xué)性能，具有較好 阻燃效果，美化制品外觀，起到功能化改性作用。
[0021] 2、本發(fā)明方法中采用憐酸醋和甜菜堿復(fù)配成表面處理劑，憐酸醋既是一種表面處 理劑，也是PVC木塑復(fù)合材料常用的阻燃劑，通過與甜菜堿復(fù)配包覆在納米碳酸巧表面，使 其具有P-N協(xié)同效應(yīng)，再加上納米碳酸巧在PVC木塑復(fù)合材料里的高量填充，阻燃效果更為 顯著。
[0022] 3、本發(fā)明將憐酸醋作為表面處理劑，在木塑復(fù)合材料的制備過程中省掉了添加阻 燃劑混合均勻步驟，簡化了工藝流程，提高生產(chǎn)效率。
[0023] 4、本發(fā)明方法所用原料廉價易得，工藝簡單可行，容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，具有較好 的經(jīng)濟效益和社會效益。
【具體實施方式】
[0024] 下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明詳細(xì)說明，但不限于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025] 實施例1
[0026] -種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧的表面處理方法，包括W下步驟：
[0027] (1)將抑=6.8、比表面積為18.2mVg、質(zhì)量濃度為15 %的納米碳酸巧懸浮漿液，加 熱至50°C，保持恒溫；
[0028] (2)再向步驟（1)的懸浮漿液加入甜菜堿和憐酸醋復(fù)合表面處理劑，其中甜菜堿和 憐酸醋的加入量為碳酸巧干基質(zhì)量的2.5%，甜菜堿和憐酸醋的質(zhì)量比為4:1，持續(xù)攬拌 30min，得改性漿液；
[0029 ] (3)將上述得到的改性漿液按常規(guī)方法分別經(jīng)過壓濾脫水，120°C下干燥，粉碎，分 級，得PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧產(chǎn)品。
[0030] 所述復(fù)合表面處理劑的制備方法如下：在50°C熱水中加入憐酸醋，配制成質(zhì)量濃 度為10%的憐酸醋溶液，攬拌2min后再加入甜菜堿，攬拌均勻，即得復(fù)合表面處理劑。
[0031] 實施例2
[0032] -種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧的表面處理方法，包括W下步驟：
[003；3 ] (1)將抑=6.8、比表面積為17.9m2/g、質(zhì)量濃度為13 %的納米碳酸巧懸浮漿液，加 熱至70°C，保持恒溫；
[0034] (2)再向步驟（1)的懸浮漿液加入甜菜堿和憐酸醋復(fù)合表面處理劑，其中甜菜堿和 憐酸醋的加入量為碳酸巧干基質(zhì)量的1.8%，甜菜堿和憐酸醋的質(zhì)量比為4:1，持續(xù)攬拌 45min，得改性漿液；
[0035] (3)將上述得到的改性漿液按常規(guī)方法分別經(jīng)過壓濾脫水，110°C下干燥，粉碎，分 級，得PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧產(chǎn)品。
[0036] 所述復(fù)合表面處理劑的制備方法如下：在70°C熱水中加入憐酸醋，配制成質(zhì)量濃 度為10%的憐酸醋溶液，攬拌3min后再加入甜菜堿，攬拌均勻，即得復(fù)合表面處理劑。
[0037] 實施例3
[0038] 一種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧的表面處理方法，包括W下步驟：
[0039] (1)將抑=7.0、比表面積為25.2mVg、質(zhì)量濃度為13 %的納米碳酸巧懸浮漿液，加 熱至60°C，保持恒溫；
[0040] (2)再向步驟（1)的懸浮漿液加入甜菜堿和憐酸醋復(fù)合表面處理劑，其中甜菜堿和 憐酸醋的加入量為碳酸巧干基質(zhì)量的3.2%，甜菜堿和憐酸醋的質(zhì)量比為4:1，持續(xù)攬拌 60min，得改性漿液；
[0041] (3)將上述得到的改性漿液按常規(guī)方法分別經(jīng)過壓濾脫水，130°C下干燥，，粉碎， 分級，得PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧產(chǎn)品。
[0042] 所述復(fù)合表面處理劑的制備方法如下：在60°C熱水中加入憐酸醋，配制成質(zhì)量濃 度為10%的憐酸醋溶液，攬拌5min后再加入甜菜堿，攬拌均勻，即得復(fù)合表面處理劑。
[0043] 實施例4
[0044] -種阻燃型PVC木塑復(fù)合材料用納米碳酸巧的表面處理方法，包括W下步驟：
[0045] (1)將抑=7.1、比表面積為22.3m2/g、質(zhì)量濃度為13.5%的納米碳酸巧懸浮漿液， 加熱至50°C，保持恒溫；
[0046] (2)再向步驟（1)的懸浮漿液加入甜菜堿和憐酸醋復(fù)合表面處理劑，其中甜菜堿和 憐酸醋的加入量為碳酸巧干基質(zhì)量的2.5%，甜菜堿和憐酸醋的質(zhì)量比為6:1，持續(xù)攬拌 40min，