[发明专利]硅烷改性导电炭黑阻燃抗静电木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木塑复合材料及其制备方法，具体涉及一种以硅烷改性导电炭黑为抗静电剂的阻燃抗静电木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法。 

背景技术

木塑复合材料是以各种植物纤维材料为基体，与各种不同热塑性塑料复合形成的一类新型复合材料。作为新一袋的环保材料，木塑材料受到了很多的赞赏，科技的发展使得我们对木塑提出更高的要求。然而，木粉和热塑性塑料都具有易燃的特点，燃烧时会释放大量浓烟和有毒气体，并且由于塑料属于良好的电绝缘体，在其与木质材料进行复合后仍然属于电的不良导体，容易积聚大量的静电荷，严重时可引起爆炸。因此在满足人们居住空间的装饰效果和舒适性的同时，居住空间的安全性问题也应当引起高度重视。 

据文献报道，目前国内外对于木塑复合材料的阻燃研究仍处于起步阶段。木塑复合材料的燃烧性能优于塑料，但比木材差。因此，不断开发阻燃剂和阻燃材料，使这种新型环保材料有更广泛的应用空间。可膨胀石墨(EG)是近年来研究的热点，可膨胀石墨的阻燃机理属于凝固相阻燃机理，由于膨胀形成的绝热层可以隔绝氧气和热量的传递，达到了阻燃的效果。EG具有低毒、低烟，还具有良好的隔热性能、耐候性，且阻燃效果持久。由于塑料属于良好的电绝缘体，在其与木质材料进行复合后仍然属于电的不良导体，容易积聚大量的静电荷，严重时可引起爆炸。使用抗静电剂的制品表面电阻率一般大于10⁹Ω/sq，如果想小于10⁹Ω/sq的话，必须使用改性或复合型的导电添加剂。现在最广泛使用的是导电炭黑。导电炭黑使用量较低时木 塑复合材料的电阻率变化很小，导电炭黑的增加引起电阻率下降。导电炭黑能够在基体中形成的连续的导电通路或网络，从而提高了材料的导电性能。但是对炭黑导电性起决定性作用的是其表面的化学性质，即表面活性基团的多少，炭黑表面的活性基团会束缚载流子的迁移，所以会降低一定的导电性能。 

发明内容

为了解决现有木塑复合材料抗静电性能差、力学性能低、阻燃效果不好、耐热性能差的问题，本发明提供了一种以硅烷改性导电炭黑为抗静电剂、可膨胀石墨为阻燃剂的木粉/聚丙烯木塑复合材料及其制备方法，得到了同时具有炭黑添加量少、抗静电性能好、力学性能好、阻燃性能好、耐热性能好的木塑复合材料。 

本发明的木粉/聚丙烯木塑复合材料以硅烷改性导电炭黑为抗静电剂、可膨胀石墨为阻燃剂，按重量份由50～70份木粉、30～50份聚丙烯、5～30份硅烷改性导电炭黑(M-CB)、5～30份可膨胀石墨(EG)、3～10份m-异丙烯基-α，α-二甲基苄基异氰酸酯接枝聚丙烯(m-TMI-g-PP)偶联剂和0.1～1份抗氧剂制成。所述硅烷改性导电炭黑(M-CB)按重量份是由80～150份聚磷酸铵和1～5份γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷制成。 

本发明的以硅烷改性导电炭黑为抗静电剂、可膨胀石墨为阻燃剂的木粉/聚丙烯木塑复合材料的制备方法是通过以下步骤实现的： 

一、按重量份将80～150份导电炭黑、1～5份硅烷偶联剂和无水乙醇放入三口瓶中，在60℃下搅拌1h，然后抽滤，然后将滤饼置于烘箱中，在105℃条件下烘干3h，粉碎研磨后制得硅烷改性导电炭黑(M-CB)，其中导电炭黑的重量与无水乙醇体积的比例为80～150g∶200mL； 

二、按重量份称取如下原料：50～70份木粉、30～50份聚丙烯、5～30份步骤一制备的硅烷改性导电炭黑、5～30份可膨胀石墨、3～10份m-异丙烯基-α，α-二甲基苄基异氰酸酯接枝聚丙烯偶联剂和0.1～1份抗氧剂； 

三、将步骤二称取的原料混合搅拌均匀得混合料，然后将混合料输入带有计量的喂料器中，调节喂料转速为5r·min^-1，然后再送入双螺杆挤出机中，设置双螺杆挤出机的各段螺杆温度从加料口到机头的温度分别为160℃、170℃、170℃、180℃、180℃、175℃、165℃、160℃，螺杆转速为40r·min^-1，双螺杆挤出机的长径比为35∶1，混合料由双螺杆挤出机挤出后，冷却即得以硅烷改性导电炭黑为抗静电剂、可膨胀石墨为阻燃剂的木粉/聚丙烯木塑复合材料。 

本发明以硅烷偶联剂改性导电炭黑(简称为M-CB)为抗静电剂和可膨胀石墨为阻燃剂，大幅度降低了导电炭黑的用量，并且改进木粉/聚丙烯复合材料的阻燃性能、物理机械性能及耐热性能，使该新材料在各项性能方面都优于现有的阻燃抗静电型木粉/聚丙烯复合材料。