本發(fā)明涉及木塑復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種阻燃抑煙型木塑復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

木塑復(fù)合材料是以木質(zhì)纖維材料和塑料為主要原料制造的復(fù)合材料。作為一種新型的工程材料，木塑復(fù)合材料以優(yōu)良的耐水和耐腐蝕性能，耐蟲蛀、尺寸穩(wěn)定性好、生產(chǎn)工藝靈活、對(duì)設(shè)備的損害小、還可以用回收的廢舊木材和塑料為原料制得，并且可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)而備受人們的關(guān)注。

正是由于木塑復(fù)合材料的眾多優(yōu)點(diǎn)，使得其市場(chǎng)增長(zhǎng)的很快，特別是在建筑和汽車方面的應(yīng)用。而另一方面，急速擴(kuò)張的市場(chǎng)又為木塑復(fù)合材料更廣泛的應(yīng)用提出了更高的性能要求。如室內(nèi)裝潢用的地板、天花板均要求材料具有一定的阻燃性，以降低發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性。

目前主要采用向材料中添加阻燃劑來提高其阻燃性，減少火災(zāi)的發(fā)生率。市場(chǎng)上的阻燃材料一般有兩種：一種是含氯、溴的有鹵阻燃彈性體；一種是大量填充無機(jī)填料的高填充彈性體。這兩種材料都有較大的弊端，有鹵阻燃彈性體在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有毒氣體，在使用過程中，有較大隱患，而歐盟ROSH指令更是將有鹵明確排除在外；高填充彈性體由于其大量的無機(jī)填充，往往不能很好的與材料本身完全相容，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的高密度和彈性性能的缺失，并且會(huì)帶來混合、擠出方面的問題。

因此，研究一種無鹵環(huán)保高效阻燃劑，并對(duì)木塑復(fù)合材料進(jìn)行阻燃處理，以此增加材料的引燃難度，降低燃燒時(shí)火焰?zhèn)鞑サ乃俣群蜔熿F的釋放量，且不會(huì)對(duì)木塑復(fù)合材料的機(jī)械力學(xué)性能和加工性能造成影響，是非常必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種阻燃抑煙型木塑復(fù)合材料，通過利用木粉、改性淀粉、聚磷酸銨組成的復(fù)合阻燃體系對(duì)木塑復(fù)合材料進(jìn)行無鹵阻燃改性，使得所述木塑復(fù)合材料不僅阻燃性能優(yōu)異，而且耐高溫，力學(xué)性能和加工性良好。

本發(fā)明提出的一種阻燃抑煙型木塑復(fù)合材料，其原料按重量份包括：熱塑性彈性體65-90份、木質(zhì)纖維15-30份、改性淀粉2-5份、聚磷酸銨10-20份、氫氧化鋁1-5份、氧化鎂1-5份、滑石粉3-15份、云母粉1-5份、硅酸鋁1-3份、增容劑2-20份、增韌劑0.5-5份、潤(rùn)滑劑1-2份、抗氧劑0.1-0.5份；

其中，所述熱塑性彈性體是由氫化苯乙烯嵌段共聚物和熱塑性硫化彈性體組成，所述氫化苯乙烯嵌段共聚物為所述熱塑性彈性體重量的20-40％，所述熱塑性硫化彈性體為熱塑性彈性體重量的60-80％。

優(yōu)選地，所述氫化苯乙烯嵌段共聚物的聚苯乙烯端部嵌段與聚烯烴中部嵌段的重量配比為0.45-0.8:1；優(yōu)選地，所述氫化苯乙烯嵌段共聚物為苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯聚合物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯聚合物的一種或者兩種的組合。

優(yōu)選地，所述熱塑性硫化彈性體按重量百分比是由65-80％的聚烯烴樹脂和20-35％的烯烴橡膠經(jīng)動(dòng)態(tài)硫化生成；優(yōu)選地，所述聚烯烴樹脂為聚丙烯樹脂或聚乙烯樹脂，所述烯烴橡膠為乙丙橡膠或乙烯-辛烯橡膠。

優(yōu)選地，所述的木質(zhì)纖維是長(zhǎng)度為1-8mm且長(zhǎng)徑比為5-15的木粉、竹粉、農(nóng)作物秸稈粉、果殼粉纖維中的一種或多種的組合。

優(yōu)選地，所述改性淀粉的制備方法包括：將甘油進(jìn)行聚合反應(yīng)得到聚合甘油，再加入油酸進(jìn)行酯化得到聚合甘油不飽和脂肪酸酯，經(jīng)雙氧水環(huán)氧化后得到環(huán)氧化聚甘油脂肪酸酯，再加入β-環(huán)糊精進(jìn)行環(huán)氧基的開環(huán)反應(yīng)，得到改性淀粉。

優(yōu)選地，所述改性淀粉的制備方法包括：按重量份將甘油10份加熱至230-270℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，加入氫氧化鈉作為催化劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)120-160min后冷卻至室溫，過濾，洗滌得到聚合甘油；向所述聚合甘油中加入油酸28-35份，升溫至210-240℃后，加入鈦酸四丁酯作為催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后蒸餾，堿洗，干燥，得到聚合甘油不飽和脂肪酸酯；向所述聚合甘油不飽和脂肪酸酯中加入雙氧水56-72份，升溫至40-50℃后，加入對(duì)甲苯磺酸作為催化劑進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后分液，洗滌，干燥，得到環(huán)氧化聚甘油脂肪酸酯；向所述環(huán)氧化聚甘油脂肪酸酯中加入溶有β-環(huán)糊精20-40份的氫氧化鈉溶液，升溫至60-80℃后進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，超聲振蕩30-50min后冷卻至室溫，調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH至為7-8后洗滌，干燥，得到所述改性淀粉。

優(yōu)選地，所述增容劑為馬來酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐改性聚苯乙烯、氯化聚乙烯、鈦酸酯、異氰酸酯、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或多種的組合。

優(yōu)選地，所述增韌劑為鄰苯二甲酸二辛酯和/或鄰苯二甲酸二丁酯。

優(yōu)選地，所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸、硬脂酸金屬鹽、石蠟或聚乙烯蠟中的一種或多種的組合。

優(yōu)選地，所述抗氧劑為2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2，2′-亞甲基-雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、抗氧劑168中的一種或幾種的組合。

所述阻燃抑煙型木塑復(fù)合材料的制備方法，包括：將熱塑性彈性體、木質(zhì)纖維、改性淀粉、聚磷酸銨、氫氧化鋁、氧化鎂、滑石粉、云母粉、硅酸鋁、增容劑、增韌劑、潤(rùn)滑劑、抗氧劑加入高混機(jī)中混勻后加入雙螺桿擠出機(jī)中塑煉，拉條，冷卻，切粒，得到所述阻燃抑煙型木塑復(fù)合材料。

本發(fā)明中所述阻燃抑煙型木塑復(fù)合材料，在所述木塑復(fù)合材料中加入由氫化苯乙烯嵌段共聚物和熱塑性硫化彈性體組成的熱塑性彈性體，其中氫化苯乙烯嵌段共聚物中引入高比例苯乙烯含量的苯乙烯嵌段共聚物，可以增加與木質(zhì)纖維的相容性，在發(fā)揮木質(zhì)纖維有效提高材料力學(xué)性能的同時(shí)，不會(huì)對(duì)熱塑性彈性體材料的加工性能產(chǎn)生影響；通過加入熱塑性硫化彈性體，其具有顯著提高所述材料彈性，降低硬度的效果；最終使本發(fā)明所述木塑復(fù)合材料兼具木材和熱塑性彈性體的優(yōu)良性能。此后，為了提高本發(fā)明所述木塑復(fù)合材料的阻燃性能，加入由木質(zhì)纖維、改性淀粉和聚磷酸銨組成的高效復(fù)配阻燃劑系統(tǒng)，其中，木質(zhì)纖維主要由線形結(jié)構(gòu)的多羥基高分子化合物纖維素和半纖維素以及具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的芳香族高分子物質(zhì)木質(zhì)素組成，在酸催化條件下可以熱解碳化，因此可以作為成炭劑；而為了進(jìn)一步提高成炭效率，加入的改性淀粉是以甘油、油酸、環(huán)糊精等為原料合成的大分子環(huán)糊精改性聚合甘油脂肪酸酯，不僅開發(fā)出了以生物柴油副產(chǎn)粗甘油為直接原料的高附加值產(chǎn)品，而且由于可以在鏈段引入β-環(huán)糊精，使得油脂作為增塑劑的同時(shí)，可以作為炭源，與聚磷酸銨的酸源形成良好的協(xié)同作用，大大增強(qiáng)了其阻燃性能；最終所述復(fù)配阻燃體系由于存在大量的羥基基團(tuán)，增強(qiáng)了阻燃劑的界面相容性，使得其在聚合物受熱時(shí)，表面生成一層致密均勻的炭質(zhì)泡沫層，起到隔熱、隔氧、抑煙并能防止產(chǎn)生熔滴的作用，是具有廣泛應(yīng)用的環(huán)保型阻燃體系。還有，本發(fā)明中還加入了氫氧化鋁、氧化鎂、滑石粉、云母粉、硅酸鋁作為無機(jī)填料，進(jìn)一步改善復(fù)合材料的拉舍伸、彎曲、沖擊強(qiáng)度等機(jī)械性能；加入的一定含量的增容劑、抗氧劑以及加潤(rùn)滑劑等，還使得木塑復(fù)合材料具有良好的加工性能和抗老化性能。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

一種阻燃抑煙型木塑復(fù)合材料，其原料按重量份包括：熱塑性彈性體65份、木質(zhì)纖維30份、改性淀粉2份、聚磷酸銨20份、氫氧化鋁1份、氧化鎂5份、滑石粉3份、云母粉5份、硅酸鋁1份、馬來酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物20份、鄰苯二甲酸二辛酯0.5份、硬脂酸2份、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.1份；

其中，所述熱塑性彈性體是由20wt％的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯聚合物和80wt％的熱塑性硫化彈性體組成；所述苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯聚合物的聚苯乙烯端部嵌段與聚烯烴中部嵌段的重量配比為0.45:1；所述熱塑性硫化彈性體是由65wt％的聚丙烯樹脂和35wt％的乙丙橡膠經(jīng)動(dòng)態(tài)硫化生成；

所述改性淀粉的制備方法包括：按重量份將甘油10份加熱至230℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，加入氫氧化鈉作為催化劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)160min后冷卻至室溫，過濾，洗滌得到聚合甘油；向所述聚合甘油中加入油酸28份，升溫至240℃后，加入鈦酸四丁酯作為催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后蒸餾，堿洗，干燥，得到聚合甘油不飽和脂肪酸酯；向所述聚合甘油不飽和脂肪酸酯中加入雙氧水56份，升溫至50℃后，加入對(duì)甲苯磺酸作為催化劑進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后分液，洗滌，干燥，得到環(huán)氧化聚甘油脂肪酸酯；向所述環(huán)氧化聚甘油脂肪酸酯中加入溶有β-環(huán)糊精20份的氫氧化鈉溶液，升溫至80℃后進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，超聲振蕩30min后冷卻至室溫，調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH至為8后洗滌，干燥，得到所述改性淀粉。

實(shí)施例2

一種阻燃抑煙型木塑復(fù)合材料，其原料按重量份包括：熱塑性彈性體90份、木質(zhì)纖維15份、改性淀粉5份、聚磷酸銨10份、氫氧化鋁5份、氧化鎂1份、滑石粉15份、云母粉1份、硅酸鋁3份、馬來酸酐接枝聚丙烯2份、鄰苯二甲酸二丁酯5份、硬脂酸金屬鹽1份、2，2′-亞甲基-雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)0.5份；

其中，所述熱塑性彈性體是由40wt％苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯聚合物和60wt％的熱塑性硫化彈性體組成；所述苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯聚合物的聚苯乙烯端部嵌段與聚烯烴中部嵌段的重量配比為0.8:1；所述熱塑性硫化彈性體是由80wt％的聚乙烯樹脂和20wt％的乙烯-辛烯橡膠經(jīng)動(dòng)態(tài)硫化生成；

所述的木質(zhì)纖維是長(zhǎng)度為1mm且長(zhǎng)徑比為15的木粉；

所述改性淀粉的制備方法包括：按重量份將甘油10份加熱至270℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，加入氫氧化鈉作為催化劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)120min后冷卻至室溫，過濾，洗滌得到聚合甘油；向所述聚合甘油中加入油酸35份，升溫至210℃后，加入鈦酸四丁酯作為催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后蒸餾，堿洗，干燥，得到聚合甘油不飽和脂肪酸酯；向所述聚合甘油不飽和脂肪酸酯中加入雙氧水72份，升溫至40℃后，加入對(duì)甲苯磺酸作為催化劑進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后分液，洗滌，干燥，得到環(huán)氧化聚甘油脂肪酸酯；向所述環(huán)氧化聚甘油脂肪酸酯中加入溶有β-環(huán)糊精40份的氫氧化鈉溶液，升溫至60℃后進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，超聲振蕩50min后冷卻至室溫，調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH至為7后洗滌，干燥，得到所述改性淀粉。

實(shí)施例3

一種阻燃抑煙型木塑復(fù)合材料，其原料按重量份包括：熱塑性彈性體75份、木質(zhì)纖維20份、改性淀粉3份、聚磷酸銨15份、氫氧化鋁3份、氧化鎂3份、滑石粉9份、云母粉3份、硅酸鋁2份、馬來酸酐接枝聚乙烯11份、鄰苯二甲酸二辛酯2份、石蠟1.5份、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.3份；

其中，所述熱塑性彈性體是由30wt％苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯聚合物和70wt％熱塑性硫化彈性體組成；所述苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯聚合物的聚苯乙烯端部嵌段與聚烯烴中部嵌段的重量配比為0.6:1，所述熱塑性硫化彈性體是由70wt％的聚丙烯樹脂和30wt％的乙丙橡膠經(jīng)動(dòng)態(tài)硫化生成；

所述的木質(zhì)纖維是長(zhǎng)度為8mm且長(zhǎng)徑比為5的竹粉；

所述改性淀粉的制備方法包括：按重量份將甘油10份加熱至250℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，加入氫氧化鈉作為催化劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)140min后冷卻至室溫，過濾，洗滌得到聚合甘油；向所述聚合甘油中加入油酸32份，升溫至220℃后，加入鈦酸四丁酯作為催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后蒸餾，堿洗，干燥，得到聚合甘油不飽和脂肪酸酯；向所述聚合甘油不飽和脂肪酸酯中加入雙氧水64份，升溫至45℃后，加入對(duì)甲苯磺酸作為催化劑進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后分液，洗滌，干燥，得到環(huán)氧化聚甘油脂肪酸酯；向所述環(huán)氧化聚甘油脂肪酸酯中加入溶有β-環(huán)糊精30份的氫氧化鈉溶液，升溫至70℃后進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，超聲振蕩40min后冷卻至室溫，調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH至為8后洗滌，干燥，得到所述改性淀粉。

實(shí)施例4

一種阻燃抑煙型木塑復(fù)合材料，其原料按重量份包括：熱塑性彈性體80份、木質(zhì)纖維25份、改性淀粉4份、聚磷酸銨16份、氫氧化鋁4份、氧化鎂2份、滑石粉10份、云母粉2份、硅酸鋁2份、增容劑15份、鄰苯二甲酸二丁酯3份、潤(rùn)滑劑1.5份、抗氧劑0.4份；

其中，所述熱塑性彈性體是由25wt％苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯聚合物和75wt％熱塑性硫化彈性體組成；所述苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯聚合物的聚苯乙烯端部嵌段與聚烯烴中部嵌段的重量配比為0.7:1，所述熱塑性硫化彈性體按重量百分比是由75％的聚乙烯樹脂和25％的乙烯-辛烯橡膠經(jīng)動(dòng)態(tài)硫化生成；

所述的木質(zhì)纖維是長(zhǎng)度為5mm且長(zhǎng)徑比為10的農(nóng)作物秸稈粉和果殼粉纖維組成；

所述改性淀粉的制備方法包括：按重量份將甘油10份加熱至240℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，加入氫氧化鈉作為催化劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)130min后冷卻至室溫，過濾，洗滌得到聚合甘油；向所述聚合甘油中加入油酸33份，升溫至230℃后，加入鈦酸四丁酯作為催化劑進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后蒸餾，堿洗，干燥，得到聚合甘油不飽和脂肪酸酯；向所述聚合甘油不飽和脂肪酸酯中加入雙氧水70份，升溫至45℃后，加入對(duì)甲苯磺酸作為催化劑進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后分液，洗滌，干燥，得到環(huán)氧化聚甘油脂肪酸酯；向所述環(huán)氧化聚甘油脂肪酸酯中加入溶有β-環(huán)糊精25份的氫氧化鈉溶液，升溫至65℃后進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，超聲振蕩45min后冷卻至室溫，調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH至為7后洗滌，干燥，得到所述改性淀粉；

所述增容劑為氯化聚乙烯、鈦酸酯和硅烷偶聯(lián)劑；所述潤(rùn)滑劑為石蠟和聚乙烯蠟；所述抗氧劑為2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和抗氧劑16。

將上述實(shí)施例1-4中所述阻燃抑煙型木塑復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如下表所示：

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。