CN108948762A - 一种聚丙烯阻燃木塑复合板材及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯阻燃木塑复合板材及制备方法，包括以下重量份数的原料：PP树脂100份、PLA树脂20‑40份、木粉100‑200份、贝壳粉5‑15份、纳米碳酸钙20‑40份、芳纶纤维5‑10份、海泡石纤维5‑10份、马来酸接枝PE蜡增容剂1‑3份、增塑剂1‑3份、阻燃剂0.5‑2份、稳定剂1‑3份、甲基烯丙基聚氧乙烯醚1‑3份、八苯基笼形倍半硅氧烷0.5‑2份、植酸1‑3份和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯1‑2份。本发明各组分的协调作用，相容性好，制备的聚丙烯木塑复合板材具有高强度、抗冲击性能强、耐磨、耐候、耐热、不易变形、稳定性好、阻燃性好、抗菌效果好等优点。

Description

一种聚丙烯阻燃木塑复合板材及制备方法
技术领域
本发明属于木塑材料技术领域，具体是涉及一种聚丙烯阻燃木塑复合板材及制备方法。
背景技术
聚丙烯木塑复合材料是利用木粉或其它植物秸秆、种子壳体等粉末材料和PP树脂为主要原料，添加各种加工助剂，经混合和成型加工而制得的一种新型复合材料。它具有优良的物理机械性能，物性均匀、吸水率低、尺寸稳定、耐腐蚀、耐虫蛀和加工方便等优点，用一般塑料加工设备或稍加改造后便可进行成型加工且能重复使用和回收再利用。主要用于家具和装饰材料、建材、户外用材及耐腐蚀性器材等方面，是良好的以塑代木的材料，应用领域十分广泛。
聚丙烯木塑不但拥有天然木材的材性质感和木纹，更具有耐水、耐腐蚀、防火、防霉、不被虫蛀、无污染、加工方便、可回收利用等技术性能。由于使用的原料和生产过程没有使用胶水粘合，不会产生甲醛、苯、氨、三氯乙烯等有害物质，是替代传统木材的绿色环保新型材料。但当今的木塑板材的性能不够完善，如强度、硬度不高，抗冲击强度低、不耐磨、抗菌、阻燃性能较差的缺陷。
发明内容
本发明目的在于提供一种高强度、耐冲击、耐热性能好、不易变形、加工性好、成本较低、阻燃抗菌性好的聚丙烯阻燃木塑复合板材，可广泛应用在木地板、天花板、墙板等领域。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种聚丙烯阻燃木塑复合板材，包括以下重量份数的原料：PP树脂100份、PLA树脂20-40份、木粉100-200份、贝壳粉5-15份、纳米碳酸钙20-40份、芳纶纤维5-10份、海泡石纤维5-10份、马来酸接枝PE蜡增容剂1-3份、增塑剂1-3份、阻燃剂0.5-2份、稳定剂1-3份、甲基烯丙基聚氧乙烯醚1-3份、八苯基笼形倍半硅氧烷0.5-2份、植酸1-3份和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯1-2份。
进一步地，所述增塑剂由重量比为1-3:1的磷酸二苯一辛酯和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。
进一步地，所述阻燃剂由质量比为1-3:1的硼酸锌和磷酸三(2-乙基己基)酯组成。
进一步地，所述稳定剂由重量比为1:1-2的氧化锌和二丁基锡月桂酸马来酸盐组成。
本发明所述聚丙烯阻燃木塑复合板材的制备方法，包括如下步骤：
（1）将贝壳粉、纳米碳酸钙、芳纶纤维、珍珠岩分别粉碎至200-300目，将各原料混合均匀，再加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚、八苯基笼形倍半硅氧烷及100-150份水，搅拌20-30min进行改性，得改性混合料；
（2）将植酸和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯加入木粉中，搅拌10-20min，得改性木粉；
（3）将改性混合料、改性木粉和PP树脂、PLA树脂、马来酸接枝PE蜡增容剂、增塑剂、阻燃剂、稳定剂加至高速混炼机，在60-80℃下搅拌10-20min，得混匀物料；
（4）将混合物料输送至锥形双螺杆挤出机进行挤压成型，冷却定型，即得木塑复合板材。
进一步地，所述挤压成型过程中螺杆转速为20-30 r/min，加工温度为120-140℃，螺杆油温度为60-80℃，模具温度130-150℃，模唇温度120-140℃。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：
1、本发明采用独特的原料配方及各组分的协调作用，相容性好，制备的木塑复合板材具有高强度、抗冲击性能强、耐磨、耐候、耐热、不易变形、稳定性好、阻燃性好、抗菌效果好等优点，加工性能好，工艺简单，成本降低低廉，可广泛应用在木地板、天花板、墙板等建筑领域。
2、本发明以贝壳粉为原料扩宽了贝壳的产业链，贝壳粉对大肠杆菌有极强的抗菌和杀菌作用，另外对沙门氏菌、黄色葡萄糖菌也有显著效果，且具有防腐、防扁虱的功能，贝壳粉还可以提高板材的阻燃性能，能吸收空气中的甲醛、苯等有害物质。
3、本发明用甲基烯丙基聚氧乙烯醚、八苯基笼形倍半硅氧烷改性贝壳粉、纳米碳酸钙、芳纶纤维、珍珠岩等无机颜料，由于八苯基笼形倍半硅氧烷分子含有硅和多个有机基团，可以通过形成共价键与基体表面结合，不仅可提高材料表面的耐热性、抗氧化性、阻燃性和耐磨性，同时可以提高无机颜料与聚丙烯树脂的相容性和分散性，进而提高板材的抗压强度和抗冲击能力。
4、本发明使用植酸和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖改性木粉，提高木粉与其他组分的相容性和分散性，同时使得木粉具有很好的耐腐蚀性和阻燃性，制备的板材具有更长的使用寿命。
5、本发明使用的增塑剂和马来酸接枝PE蜡可以提高各组分的相容性，改善木塑复合板材的加工性能，提高制品的光洁度和加工分散性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但不限制本发明的范围及其应用。
实施例1
一种聚丙烯阻燃木塑复合板材，包括以下重量份数的原料：PP树脂100份、PLA树脂30份、木粉150份、贝壳粉10份、纳米碳酸钙35份、芳纶纤维5份、海泡石纤维8份、马来酸接枝PE蜡增容剂2份、增塑剂1.5份、阻燃剂1份、稳定剂2份、甲基烯丙基聚氧乙烯醚2.5份、八苯基笼形倍半硅氧烷1.0份、植酸2份和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯1份。
所述增塑剂由重量比为2:1的磷酸二苯一辛酯和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。
所述阻燃剂由质量比为1:1的硼酸锌和磷酸三(2-乙基己基)酯组成。
所述稳定剂由重量比为1:1的氧化锌和二丁基锡月桂酸马来酸盐组成。
其制备方法，包括如下步骤：
（1）将贝壳粉、纳米碳酸钙、芳纶纤维、珍珠岩分别粉碎至200目，将各原料混合均匀，再加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚、八苯基笼形倍半硅氧烷及120份水，搅拌25min进行改性，得改性混合料；
（2）将植酸和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯加入木粉中，搅拌15min，得改性木粉；
（3）将改性混合料、改性木粉和PP树脂、PLA树脂、马来酸接枝PE蜡增容剂、增塑剂、阻燃剂、稳定剂加至高速混炼机，在80℃下搅拌10min，得混匀物料；
（4）将混合物料输送至锥形双螺杆挤出机进行挤压成型，所述挤压成型过程中螺杆转速为25 r/min，加工温度为130℃，螺杆油温度为70℃，模具温度140℃，模唇温度135℃，冷却定型，即得木塑复合板材。
实施例2
一种聚丙烯阻燃木塑复合板材，包括以下重量份数的原料：PP树脂100份、PLA树脂25份、木粉100份、贝壳粉12份、纳米碳酸钙30份、芳纶纤维7份、海泡石纤维6份、马来酸接枝PE蜡增容剂1.5份、增塑剂2份、阻燃剂1.5份、稳定剂2.5份、甲基烯丙基聚氧乙烯醚1.5份、八苯基笼形倍半硅氧烷1.5份、植酸1份和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯2份。
所述增塑剂由重量比为3:1的磷酸二苯一辛酯和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。
所述阻燃剂由质量比为2:1的硼酸锌和磷酸三(2-乙基己基)酯组成。
所述稳定剂由重量比为1:1.5的氧化锌和二丁基锡月桂酸马来酸盐组成。
其制备方法，包括如下步骤：
（1）将贝壳粉、纳米碳酸钙、芳纶纤维、珍珠岩分别粉碎至250目，将各原料混合均匀，再加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚、八苯基笼形倍半硅氧烷及150份水，搅拌30min进行改性，得改性混合料；
（2）将植酸和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯加入木粉中，搅拌20min，得改性木粉；
（3）将改性混合料、改性木粉和PP树脂、PLA树脂、马来酸接枝PE蜡增容剂、增塑剂、阻燃剂、稳定剂加至高速混炼机，在60℃下搅拌20min，得混匀物料；
（4）将混合物料输送至锥形双螺杆挤出机进行挤压成型，所述挤压成型过程中螺杆转速为30 r/min，加工温度为140℃，螺杆油温度为80℃，模具温度150℃，模唇温度140℃，冷却定型，即得木塑复合板材。
实施例3
一种聚丙烯阻燃木塑复合板材，包括以下重量份数的原料：PP树脂100份、PLA树脂40份、木粉200份、贝壳粉10份、纳米碳酸钙40份、芳纶纤维8份、海泡石纤维9份、马来酸接枝PE蜡增容剂2.5份、增塑剂3份、阻燃剂1份、稳定剂1.5份、甲基烯丙基聚氧乙烯醚2.5份、八苯基笼形倍半硅氧烷1份、植酸2.5份和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯1.5份。
所述增塑剂由重量比为2:1的磷酸二苯一辛酯和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。
所述阻燃剂由质量比为1:1的硼酸锌和磷酸三(2-乙基己基)酯组成。
所述稳定剂由重量比为1:2的氧化锌和二丁基锡月桂酸马来酸盐组成。
其制备方法，包括如下步骤：
（1）将贝壳粉、纳米碳酸钙、芳纶纤维、珍珠岩分别粉碎至300目，将各原料混合均匀，再加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚、八苯基笼形倍半硅氧烷及150份水，搅拌20min进行改性，得改性混合料；
（2）将植酸和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯加入木粉中，搅拌15min，得改性木粉；
（3）将改性混合料、改性木粉和PP树脂、PLA树脂、马来酸接枝PE蜡增容剂、增塑剂、阻燃剂、稳定剂加至高速混炼机，在70℃下搅拌15min，得混匀物料；
（4）将混合物料输送至锥形双螺杆挤出机进行挤压成型，所述挤压成型过程中螺杆转速为20 r/min，加工温度为120℃，螺杆油温度为75℃，模具温度140℃，模唇温度125℃，冷却定型，即得木塑复合板材。
实施例4
一种聚丙烯阻燃木塑复合板材，包括以下重量份数的原料：PP树脂100份、PLA树脂20份、木粉130份、贝壳粉15份、纳米碳酸钙20份、芳纶纤维10份、海泡石纤维5份、马来酸接枝PE蜡增容剂1份、增塑剂2.5份、阻燃剂2份、稳定剂2.5份、甲基烯丙基聚氧乙烯醚3份、八苯基笼形倍半硅氧烷1.5份、植酸2份和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯2份。
所述增塑剂由重量比为1.5:1的磷酸二苯一辛酯和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。
所述阻燃剂由质量比为3:1的硼酸锌和磷酸三(2-乙基己基)酯组成。
所述稳定剂由重量比为1:1的氧化锌和二丁基锡月桂酸马来酸盐组成。
其制备方法，包括如下步骤：
（1）将贝壳粉、纳米碳酸钙、芳纶纤维、珍珠岩分别粉碎至250目，将各原料混合均匀，再加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚、八苯基笼形倍半硅氧烷及100份水，搅拌25min进行改性，得改性混合料；
（2）将植酸和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯加入木粉中，搅拌20min，得改性木粉；
（3）将改性混合料、改性木粉和PP树脂、PLA树脂、马来酸接枝PE蜡增容剂、增塑剂、阻燃剂、稳定剂加至高速混炼机，在75℃下搅拌20min，得混匀物料；
（4）将混合物料输送至锥形双螺杆挤出机进行挤压成型，所述挤压成型过程中螺杆转速为30 r/min，加工温度为135℃，螺杆油温度为70℃，模具温度145℃，模唇温度130℃，冷却定型，即得木塑复合板材。
将实施例1-4制备的聚丙烯阻燃木塑复合板材按照常规方法测定样条的拉伸强度、弯曲强度、简支梁冲击强度、吸水率、阻燃性及24h对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌率，测试结果如表1所示。
表1：本发明聚丙烯木塑复合板材的性能测试结果
从上述测试结果得知，本发明制备的聚丙烯木塑复合板材具有高强度、抗冲击性能强、阻燃性好等优点，可广泛应用在木地板、天花板、墙板等建筑领域。

Claims (6)

1.一种聚丙烯阻燃木塑复合板材，其特征在于：包括以下重量份数的原料：
PP树脂100份、PLA树脂20-40份、木粉100-200份、贝壳粉5-15份、纳米碳酸钙20-40份、芳纶纤维5-10份、海泡石纤维5-10份、马来酸接枝PE蜡增容剂1-3份、增塑剂1-3份、阻燃剂0.5-2份、稳定剂1-3份、甲基烯丙基聚氧乙烯醚1-3份、八苯基笼形倍半硅氧烷0.5-2份、植酸1-3份和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯1-2份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯阻燃木塑复合板材，其特征在于：所述增塑剂由重量比为1-3:1的磷酸二苯一辛酯和蓖麻油聚氧乙烯醚组成。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯阻燃木塑复合板材，其特征在于：所述阻燃剂由质量比为1-3:1的硼酸锌和磷酸三(2-乙基己基)酯组成。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯阻燃木塑复合板材，其特征在于：所述稳定剂由重量比为1:1-2的氧化锌和二丁基锡月桂酸马来酸盐组成。
5.如权利要求1所述聚丙烯阻燃木塑复合板材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将贝壳粉、纳米碳酸钙、芳纶纤维、珍珠岩分别粉碎至200-300目，将各原料混合均匀，再加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚、八苯基笼形倍半硅氧烷及100-150份水，搅拌20-30min进行改性，得改性混合料；
（2）将植酸和丙烯酸松香聚氧乙烯蔗糖酯加入木粉中，搅拌10-20min，得改性木粉；
（3）将改性混合料、改性木粉和PP树脂、PLA树脂、马来酸接枝PE蜡增容剂、增塑剂、阻燃剂、稳定剂加至高速混炼机，在60-80℃下搅拌10-20min，得混匀物料；
（4）将混合物料输送至锥形双螺杆挤出机进行挤压成型，冷却定型，即得木塑复合板材。
6.根据权利要求5所述聚丙烯阻燃木塑复合板材的制备方法，其特征在于：所述挤压成型过程中螺杆转速为20-30 r/min，加工温度为120-140℃，螺杆油温度为60-80℃，模具温度130-150℃，模唇温度120-140℃。
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