[发明专利]一种高性能木塑复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能木塑复合材料及其制备方法，属于木塑复合材料技术领域，制备方法包括如下步骤：将聚多巴胺改性植物纤维加入缓冲溶液中，然后加入氨基‑POSS，搅拌反应，反应结束后，经过水洗、干燥，得到阻燃改性植物纤维；将阻燃改性植物纤维、聚合物基体、磷酸酯阻燃剂和加工助剂加热共混，充分搅拌后进行组坯成型，先进行预压、再进行热压；利用制备的聚多巴胺改性植物纤维作为原料，在其表面利用氨基‑POSS进行改性处理，得到阻燃改性植物纤维，提高过植物纤维的强度，进而提高木塑复合材料本身的耐磨性，减少因木塑复合材料表面磨损导致木塑复合材料内部的植物纤维材料表面暴露，降低复合材料整体的阻燃性能的情况。

技术领域

本发明属于木塑复合材料技术领域，具体涉及一种高性能木塑复合材料及其制备方法。

背景技术

木塑复合材料是一类新型复合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过50％的木粉、稻壳、秸秆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。将塑料和木质粉料按一定比例混合后经热挤压成型的板材，称之为挤压木塑复合板材。现有的木塑复合材料本身具有防水防潮、防腐防蛀、综合力学性能好等优点，但在阻燃性上存在不足，比如在材料应用的后期，材料表面磨损导致材料内部的植物纤维材料表面暴露，降低了复合材料整体的阻燃性能。

中国专利CN111138716A公开了一种阻燃剂及木塑复合材料，阻燃剂采用三层结构，所述阻燃剂包括外壳、中层和内核：所述外壳成分为氢氧化铝，所述中层成分为水合硼酸锌，所述内核成分为氢氧化镁；阻燃成分为无机阻燃材料，这类阻燃剂本身在基体中需要很高的填充量才能达到理想的阻燃效果，阻燃剂高的添加含量不仅对材料的机械性能产生负面影响，而且会带来混合、挤出方面的问题，此外，添加量过大会增加材料的质量，不利于便于搬运和安装。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能木塑复合材料及其制备方法，以解决木塑复合材料阻燃性不足的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高性能木塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

将聚多巴胺改性植物纤维加入三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸缓冲溶液中，然后加入氨基-POSS，在温度为20-25℃条件下，搅拌反应24h，反应结束后，经过水洗、干燥，得到阻燃改性植物纤维；氨基-POSS与聚多巴胺改性植物纤维表面的聚多巴胺层通过迈克尔加成反应，附着在纤维表面，提升阻燃改性植物纤维的强度，进而改善木塑复合材料整体的耐磨性，并通过与磷酸酯阻燃剂协同阻燃，提升阻燃性能。

将阻燃改性植物纤维、聚合物基体、磷酸酯阻燃剂和加工助剂加热共混，充分搅拌后进行组坯成型，先进行预压、再进行热压即得一种高性能木塑复合材料。

进一步地，按重量份计：阻燃改性植物纤维40-70份、聚合物基体30-60份、磷酸酯阻燃剂7-13份和加工助剂2-4份。

进一步地，所述聚多巴胺改性植物纤维通过如下步骤制备：

将植物纤维和无水乙醇混合，超声分散后取出干燥，然后加入去离子水中，加入多巴胺溶液，在温度为20℃条件下，搅拌反应18h，反应结束后，依次用无水乙醇和蒸馏水洗涤，洗涤后干燥，得到聚多巴胺改性植物纤维；所述多巴胺溶液为三(羟甲基)氨基甲烷、盐酸多巴胺和去离子水按照0.12g：0.2g：100mL混合而成。多巴胺可以在植物纤维表面沉积形成聚多巴胺涂层，不仅可以改善植物纤维的分散性，而且可以提高纤维表面活性，引入更多的氮元素，参与阻燃过程。

进一步地，所述植物纤维为木粉、甘蔗渣、稻糠、竹粉、锯屑和剑麻中的一种或多种按照任意比例混合；所述植物纤维的颗粒粒径为200-300目。

进一步地，所述氨基-POSS通过如下步骤制备：