[发明专利]一种阻燃纤维素增强塑料复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术，具体为一种阻燃纤维素增强塑料复合材料及其制备方法。该复合材料及制备方法具有阻燃和绿色环保等特点。

背景技术

木塑复合材料(WPC)，是一类以木质纤维素材料为增强体，以热塑型塑料为基体复合而成的新型材料。它综合了基体和增强体两种材料的双重优势，具有力学性能好，抗冲击强度高，耐水、耐潮，耐磨，耐化学腐蚀，尺寸稳定性好等特点，而且其加工工艺既可以一次成型，也可以采用锯、刨、旋切、磨削等方法进行后续加工。木塑复合材料在建筑和装饰材料、交通运输、园林景观、家具等方面需求量巨大，然而，由于木质纤维素、塑料(聚氯乙烯除外)都属易燃物质，由二者构成的木塑复合材料亦属易燃材料。随着木塑复合材料应用领域的扩大及相关领域对其阻燃性能要求的提高，使得木塑复合材料的阻燃处理具有重大的社会经济意义。

目前，对木塑复合材料的阻燃处理主要是通过添加阻燃剂的方式来实现，而常用的阻燃剂多为含卤阻燃剂，该阻燃剂虽然阻燃性能优良，但在燃烧过程中会释放大量有毒烟雾，不利于受困人员逃生，也给施救人员带来极大的救援难度；而单纯使用无机阻燃剂，如氢氧化铝、氢氧化镁等，虽然绿色环保，但阻燃效率不高，且添加量大，不仅增加了生产成本，还严重影响了产品的性能。

当前生产的木塑复合材料的密度普遍偏大，阻燃剂添加量较高，释烟量较大、熔滴现象严重，限制了其应用范围的进一步扩大。另外，对于木塑复合材料强度等力学性能的改善，目前，人们往往只注重于理论的探究，特别是对于提高界面性能的研究，虽有成效，但收效甚微。

中国专利(CN101486267A)报道了一种表面阻燃木塑复合材料板材及其制备方法，该材料板材是两层由改性碱式硫酸镁晶须与塑料粒子构成的改性塑料层与由植物纤维增强塑料层叠加后，加热复合而成的。该制备方法由于采用叠加复合方法制成，难免造成层间缺陷，并且由于只是表面阻燃，无法保证材料的整体阻燃性能。

中国专利(CN101469082A)采用水溶性的含磷阻燃剂做酸源、水溶性的含氮阻燃剂做气源，对纤维素物质进行组然后制备了阻燃性较好的无卤阻燃木塑复合材料，但由于其采用的阻燃剂为水溶性的阻燃剂，故制备的复合材料在潮湿环境下的阻燃耐久性较差。

中国专利(CN1807500A)报道了采用聚氯乙烯固有的阻燃性来生产木塑制品的阻燃复合发泡粒料，但是由于聚氯乙烯燃烧时释烟量很大，因此该阻燃复合发泡粒料的缺陷也是其固有和明显的。

在申请人检索的范围内，有关低密高强、低烟雾释放量、高效阻燃、无卤环保的纤维素材料增强塑料复合材料的文献报道尚未见到。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种阻燃纤维素增强塑料复合材料及其制备方法，该复合材料具有低密高强，无卤阻燃，低烟雾释放量，且阻燃效果好等特点；该制备方法具有工艺简单，无污染，适于清洁工业化应用等特点。

本发明解决所述复合材料技术问题的技术方案是，设计一种阻燃纤维素增强塑料复合材料，其特征在于该复合材料按重量份包括100份热塑型高聚物和20～50份的纤维素材料，且所述的热塑型高聚物或纤维素材料中至少有一种为经过阻燃改性处理的材料；所述的热塑型高聚物是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚苯乙烯；所述的纤维素材料为下述材料中一种或两种以上任意质量比例的混合物：粒径50～400目的木粉、竹粉、小麦秸秆粉、玉米秸秆粉、麸皮或稻糠；纺织行业中失去加工价值的纤维素纤维。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是，设计一种阻燃纤维素增强塑料复合材料的制备方法，该制备方法采用本发明所述的阻燃纤维素增强塑料复合材料组成和如下工艺：首先将所述的热塑型高聚物或/和纤维素材料进行相应的阻燃改性处理，然后把所述热塑型高聚物和纤维素材料经单螺杆或双螺杆挤出机混合均匀，熔融后，再经过模压成型，即制得所述的阻燃纤维素增强塑料复合材料；所述热塑型高聚物阻燃改性处理使用的阻燃改性剂为聚合度为50～1000的硅烷包覆聚磷酸铵和双季戊四醇按质量比1～5∶1的混合物，加入量是100重量份的热塑型高聚物、加入10～25重量份的阻燃剂；所述纤维素材料阻燃改性处理使用的阻燃改性剂为O，O-二乙基磷酰氯、O，O-二乙基硫代磷酰氯、FR-PG888或FR-PG942，加入量是纤维素材料与阻燃改性剂溶液浴比为1∶3～5的比例。