專利名稱：苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
涉及木塑復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材 料。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于木塑復(fù)合材料具有成本較低、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，其市場(chǎng)需求增長(zhǎng) 很快，尤其表現(xiàn)在室內(nèi)用品、建筑及汽車用品等。但另一方面，快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求同時(shí)對(duì) 木塑復(fù)合材料的性能提出了更高的要求，例如由于熱塑性樹脂和植物纖維均屬于易燃品， 故需要對(duì)所制備的木塑復(fù)合材料進(jìn)行阻燃改性，以及針對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜制品需要擠出、模壓等 以外的加工成型方式等。為解決木塑復(fù)合材料易燃問題，通常在木塑復(fù)合材料中添加阻燃劑的方法進(jìn)行阻 燃改性，總所周知，盡管鹵系阻燃劑阻燃效果較好，但由于其燃燒時(shí)發(fā)煙量大、易于產(chǎn)生大 量的有毒氣體，越來(lái)越多的鹵系阻燃劑受到禁用或限用。因此研究開發(fā)無(wú)鹵阻燃型木塑復(fù) 合材料是必然的趨勢(shì)。另外，目前現(xiàn)有木塑制備工藝主要以擠出成型、壓鑄成型和擠壓成型工藝為主，主 要用于生產(chǎn)板材類制品，對(duì)成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的注塑制件受到很大的制約，主要問題是由于加 入大量木粉的木塑復(fù)合材料流動(dòng)性差，制件強(qiáng)度低，外觀質(zhì)量差。目前尚未發(fā)現(xiàn)用紅磷類阻燃劑對(duì)木塑復(fù)合材料進(jìn)行阻燃改性的報(bào)道，同時(shí)阻燃注 塑級(jí)木塑復(fù)合材料也鮮有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無(wú)鹵阻燃，流動(dòng)性好，制件強(qiáng)度 高，外觀質(zhì)量良好，適于注塑的植物纖維改性熱塑性木塑復(fù)合材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料的制 備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料，由以下組分和質(zhì)量百分比組成苯乙烯系樹脂 25-60%植物纖維5-60%相容劑0.5-20%增韌劑0-30%分散劑0.5-8%阻燃劑及阻燃協(xié)效劑5-40%抗氧劑0-1%。在上述苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料中，所述苯乙烯系樹脂為通用聚 苯乙烯(GPPS)、高抗沖聚苯乙烯(HIPS)、苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物(SMA)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(MS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、丙烯腈_三元乙丙橡膠_苯乙烯共聚物(AES)、丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯共聚物(ASA)、 甲基丙烯酸甲酯_ 丁二烯_苯乙烯共聚物(MBS)、甲基丙烯酸甲酯_丙烯腈_ 丁二烯-苯乙 烯共聚物(MABS)、甲基丙烯酸甲酯-三元乙丙橡膠-苯乙烯共聚物(MES)中的一種或幾種 的混合物。在上述苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料中，所述植物纖維為木屑粉、果 殼粉、竹粉、秸桿粉、糠殼粉、其它農(nóng)作物或植物莖葉粉中的一種或幾種的混合物，其粒徑優(yōu) 選為20-300目。在上述苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料中，所述相容劑優(yōu)選為馬來(lái)酸 酐接枝HIPS (HIPS-g-MAH)、馬來(lái)酸酐接枝ABS (ABS-g-MAH)、馬來(lái)酸酐接枝苯乙烯-丁 二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS-g-MAH)、馬來(lái)酸酐接枝氫化苯乙烯_ 丁二烯-苯乙烯嵌 段共聚物(SEBS-g-MAH)、馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴(PO-g-MAH)、馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴彈性 體(POE-g-MAH)、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝HIPS (HIPS-g-GMA)、甲基丙烯酸縮水甘油 酯接枝ABS(ABS-g-GMA)、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝苯乙烯_ 丁二烯-苯乙烯嵌段共聚 物(SBS-g-GMA)、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝氫化苯乙烯_ 丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 (SEBS-g-GMA)、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚烯烴(PO-g-GMA)、甲基丙烯酸縮水甘油酯 接枝聚烯烴彈性體(POE-g-GMA)、乙烯-丙烯酸脂共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、乙 烯-丙烯酸鹽共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物(SMA)中的 一種或幾種的混合物。在上述苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料中，所述增韌劑優(yōu)選為苯乙 烯_ 丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、充油SBS、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚 物(SEBS)、乙丙橡膠(EPM)、丁腈橡膠(NBR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、順丁橡膠(BR)、天然橡 膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)、丙烯酸系樹脂、ABS高膠粉、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共 聚物(MBS)、苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙膠、Ρ0Ε、乙烯-丙烯酸脂共聚物、EAA、乙 烯_丙烯酸鹽共聚物、EVA中的一種或幾種的混合物。在上述苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料中，所述分散劑優(yōu)選為硅烷偶聯(lián) 齊 、鈦酸脂偶聯(lián)劑、鉻化合物偶聯(lián)劑、鋁酸脂偶聯(lián)劑、硼酸脂偶聯(lián)劑、鋯偶聯(lián)劑、鎂偶聯(lián)劑、硬 脂酸或其鹽、液體石蠟、硅油、芥酸酰胺、油酸酰胺、N，N'-雙乙撐硬脂酰胺、乙撐雙油酸酰 胺、硬脂酸酰胺、甘油單油酸脂、二甘油醚單油酸脂、改性甘油三酸脂、山崳酰胺、檸檬酸三 (十八)脂、硬脂酸正丁脂、十八醇、單油酸(季戊四醇甘油醚)脂、硬脂酸單甘油酯、硬脂酸 二甘油酯、硬脂酸三甘油酯、鄰苯二甲酸二丁脂、鄰苯二甲酸二乙脂、鄰苯二甲酸二辛脂、對(duì) 苯二甲酸二辛脂、油酸丁脂、己二酸二辛脂、壬二酸二辛脂、癸二酸二辛脂、磷酸三辛脂、磷 酸三苯脂、磷酸三芐脂、環(huán)氧大豆油、環(huán)氧硬脂酸辛脂、己二酸丙二醇聚脂、癸二酸丙二醇聚 酯、聚a-甲基苯乙烯、氯化石蠟、烷基磺酸苯脂、液體橡膠、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂、 聚酯油、聚脂、聚酰胺、聚氨酯、脲醛樹脂中的一種或幾種的混合物。在上述苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料中，所述阻燃劑優(yōu)選為紅磷、包 覆紅磷、微膠囊紅磷、PE基紅磷母粒、EVA基紅磷母粒、尼龍基紅磷母粒中的一種或幾種的 混合物；阻燃協(xié)效劑優(yōu)選為氫氧化鎂、氫氧化鋁、氧化鎂、氧化鋁、硼酸鋅、硼砂、偏硼酸鋇、 蒙脫土、沸石中的一種或幾種的混合物；所述阻燃劑及阻燃協(xié)效劑的重量比例為1 3 3 I0 在上述苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料中，所述抗氧劑優(yōu)選為酚類、亞 磷酸酯類、含硫酯類、金屬鈍化劑等中的一種或幾種的混合物。上述苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料，其制備包括如下步驟先將植物 纖維在100 150°C下烘干3 8小時(shí)，然后將各組分按比例在高混機(jī)中混合均勻后，加入 到擠出機(jī)中擠出造粒，得到苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果由于紅磷的阻燃機(jī)理為凝聚相阻燃機(jī)理，即紅磷受熱分解生成磷的含氧酸，這類 酸能催化含羥基化合物的脫水成炭，降低材料的質(zhì)量損失速度和可燃物的生成量，而磷則 大部分殘留于炭層中。而且，眾所周知，氫氧化物、硼酸鹽等與磷系阻燃劑有協(xié)同阻燃效應(yīng)。 故本發(fā)明直接采用高磷含量的紅磷或母粒作為阻燃劑，同時(shí)加入?yún)f(xié)效阻燃劑，相比于目前 專利中所使用的膨脹型阻燃劑，具有加入量少、阻燃效率高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于阻燃劑加入 量少，材料的流動(dòng)性所受影響較小，故成型方式范圍較廣。而且，阻燃劑直接加入而非先對(duì) 植物纖維進(jìn)行阻燃處理，使得生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低。故本發(fā)明制得的無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)聚烯烴木塑復(fù)合材料與現(xiàn)有木塑復(fù)合材料相 比，具有生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單、阻燃劑用量較少、無(wú)鹵阻燃效果好、成型方式范圍廣等特點(diǎn)。適用于 各種注塑制件，如電器外殼、汽車用制件、家具和建筑等制件。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，本發(fā)明的范圍不受這些實(shí)施例的限制。實(shí)施例1原料組分按質(zhì)量百分率計(jì)為ABS 樹脂46.9%100 目木粉25%ABS-g-MAH 5%ABS 高膠粉5%液體石蠟硬脂酸正丁脂N, N'-雙乙撐硬脂酰胺熱固性樹脂包覆紅磷5%3000目超細(xì)氫氧化鎂10%抗氧劑1010:0. 1%先將木粉在150°C下烘干4小時(shí)，然后在高混機(jī)中混合均勻后，加入到擠出機(jī)中擠 出造粒，加工溫度控制在170°C，得到無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)ABS木塑復(fù)合材料。上述的木塑復(fù)合材料經(jīng)過檢測(cè)的性能如下比重1. 18g/cm3拉伸強(qiáng)度34. 3Mpa伸長(zhǎng)率7.1%懸臂梁無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度 187J/m
彎曲強(qiáng)度55．6MPa
彎曲模量3785Mpa
熔融指數(shù)(200℃，5公斤) 4．8g／10min
阻燃性能(UL一94，垂直) V一0@1．5mm
實(shí)施例2
原料組分按質(zhì)量百分率計(jì)為
HIPS42．4％
100目竹粉25％
HIPS—g—MAH5％
充油SBS5％
液體石蠟1％
硅烷偶聯(lián)劑0．5％
N，N’ 一雙乙撐硬脂酰胺 1％
紅磷母粒(紅磷含量70％)lo％
3000目超細(xì)氫氧化鎂lo％
抗氧劑10100．1％
先將木粉在150℃下烘干4小時(shí)，然后在高混機(jī)中混合均勻后，加入到擠出機(jī)中擠出造粒，加工溫度控制在170℃，得到無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)HIPS木塑復(fù)合材料。
上述的木塑復(fù)合材料經(jīng)過檢測(cè)的性能如下
比重1．17g／cm‘
拉伸強(qiáng)度31．4Mpa
伸長(zhǎng)率8．1％
懸臂梁無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度164J／m
彎曲強(qiáng)度42．5MPa
彎曲模量3367Mpa
熔融指數(shù)(200℃，5公斤) 5．2g／10min
阻燃性能(UL一94，垂直) V一0@1．5mm
實(shí)施例3
原料組分按質(zhì)量百分率計(jì)為
AS樹脂37．9％
100目竹粉30％
ABS—g—MAH5％
ABS高膠粉5％
液體石蠟0．5％
鄰苯二甲酸二丁脂0．5％
N，N’ 一雙乙撐硬脂酰胺1％
紅磷母粒(紅磷含量70％)lo％
3000目氫氧化鎂lo％
抗氧劑10100．1％
先將木粉在150°C下烘干4小時(shí)，然后在高混機(jī)中混合均勻后，加入到擠出機(jī)中擠 出造粒，加工溫度控制在185°C，得到無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)AS木塑復(fù)合材料。上述的木塑復(fù)合材料經(jīng)過檢測(cè)的性能如下 比重1. 17g/cm3拉伸強(qiáng)度45. 9Mpa伸長(zhǎng)率5.6%懸臂梁無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度 145J/m彎曲強(qiáng)度65.8MPa彎曲模量5019Mpa熔融指數(shù)(200°C，5公斤)7. 8g/IOmin阻燃性能(UL-94，垂直)V-001· 5mm實(shí)施例4原料組分按質(zhì)量百分率計(jì)為GPPSWj^:42.9%100 目糠殼粉25%SBS-g-MAH 5%SBS 5%液體石蠟0.5%鄰苯二甲酸二丁脂0.5%N, N'-雙乙撐硬脂酰胺紅磷母粒(紅磷質(zhì)量含量70% ) 10%3000目氫氧化鋁10%抗氧劑1010:0. 1%先將木粉在150°C下烘干4小時(shí)，然后在高混機(jī)中混合均勻后，加入到擠出機(jī)中擠 出造粒，加工溫度控制在165°C，得到無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)PP木塑復(fù)合材料。上述的木塑復(fù)合材料經(jīng)過檢測(cè)的性能如下比重1. 16g/cm3拉伸強(qiáng)度40. 8Mpa伸長(zhǎng)率4.9%懸臂梁無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度 158J/m彎曲強(qiáng)度47. 9MPa彎曲模量4107Mpa熔融指數(shù)(200°C，5公斤)6.3g/10min阻燃性能(UL-94，垂直)V-OOL5mm
權(quán)利要求
一種苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料，其特征在于由以下組分和質(zhì)量百分比組成苯乙烯系樹脂25-60％植物纖維5-60％相容劑0.5-20％增韌劑0-30％分散劑0.5-8％阻燃劑及阻燃協(xié)效劑5-40％抗氧劑0-1％。
2.如權(quán)利要求1所述的苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料，其特征在于所述苯 乙烯系樹脂為通用聚苯乙烯、高抗沖聚苯乙烯、苯乙烯_馬來(lái)酸酐共聚物、丙烯腈_苯乙烯 共聚物、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-三元乙 丙橡膠_苯乙烯共聚物、丙烯腈_丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯_ 丁二烯_苯 乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯_丙烯腈_ 丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯_三元乙 丙橡膠_苯乙烯共聚物中的一種或幾種的混合物。
3 如權(quán)利要求1所述的苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料，其特征在于所述植 物纖維為木屑粉、果殼粉、竹粉、秸桿粉、糠殼粉、其它農(nóng)作物或植物莖葉粉中的一種或幾種 的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料，其特征在于所述相 容劑為馬來(lái)酸酐接枝HIPS、馬來(lái)酸酐接枝ABS、馬來(lái)酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段 共聚物、馬來(lái)酸酐接枝氫化苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物、馬來(lái)酸酐接枝聚烯烴、馬 來(lái)酸酐接枝聚烯烴彈性體、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝HIPS、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝 ABS、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝苯乙烯_ 丁二烯_苯乙 烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸縮水甘 油酯接枝氫化苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚烯烴、甲 基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚烯烴彈性體、乙烯_丙烯酸脂共聚物、乙烯_丙烯酸共聚物、乙 烯_丙烯酸鹽共聚物、乙烯_醋酸乙烯共聚物、苯乙烯_馬來(lái)酸酐共聚物中的一種或幾種的 混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料，其特征在于所述增 韌劑為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、充油SBS、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共 聚物、乙丙橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、順丁橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠、丙烯酸系樹脂、 甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯 丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙膠、POE、乙 烯_丙烯酸脂共聚物、EAA、乙烯-丙烯酸鹽共聚物、EVA中的一種或幾種的混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料，其特征在于所述分 散劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸脂偶聯(lián)劑、鉻化合物偶聯(lián)劑、鋁酸脂偶聯(lián)劑、硼酸脂偶聯(lián)劑、鋯偶聯(lián) 齊 、鎂偶聯(lián)劑、硬脂酸或其鹽、液體石蠟、硅油、芥酸酰胺、油酸酰胺、N, N'-雙乙撐硬脂酰 胺、乙撐雙油酸酰胺、硬脂酸酰胺、甘油單油酸脂、二甘油醚單油酸脂、改性甘油三酸脂、山 崳酰胺、檸檬酸三(十八)脂、硬脂酸正丁脂、十八醇、單油酸(季戊四醇甘油醚)脂、硬脂 酸單甘油酯、硬脂酸二甘油酯、硬脂酸三甘油酯、鄰苯二甲酸二丁脂、鄰苯二甲酸二乙脂、鄰 苯二甲酸二辛脂、對(duì)苯二甲酸二辛脂、油酸丁脂、己二酸二辛脂、壬二酸二辛脂、癸二酸二辛月旨、磷酸三辛脂、磷酸三苯脂、磷酸三芐脂、環(huán)氧大豆油、環(huán)氧硬脂酸辛脂、己二酸丙二醇聚 月旨、癸二酸丙二醇聚酯、聚a-甲基苯乙烯、氯化石蠟、烷基磺酸苯脂、液體橡膠、環(huán)氧樹脂、 酚醛樹脂、呋喃樹脂、聚酯油、聚脂、聚酰胺、聚氨酯、脲醛樹脂中的一種或幾種的混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料，其特征在于所述 阻燃劑為紅磷、包覆紅磷、微膠囊紅磷、PE基紅磷母粒、EVA基紅磷母粒、尼龍基紅磷母粒中 的一種或幾種的混合物；阻燃協(xié)效劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、氧化鎂、氧化鋁、硼酸鋅、硼砂、 偏硼酸鋇、蒙脫土、沸石中的一種或幾種的混合物；所述阻燃劑及阻燃協(xié)效劑的重量比例為 1 3 3 1。
8.如權(quán)利要求1所述的苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料，其特征在于所述抗 氧劑為酚類、亞磷酸酯類、含硫酯類、金屬鈍化劑等中的一種或幾種的混合物。
9.權(quán)利要求1所述苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于 包括如下步驟先將植物纖維在100 150°C下烘干3 8小時(shí)，然后將各組分按比例在高 混機(jī)中混合均勻后，加入到擠出機(jī)中擠出造粒，得到苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合 材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了苯乙烯系無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)木塑復(fù)合材料及其制備方法，由以下組分和質(zhì)量百分比組成苯乙烯系樹脂25-60％，植物纖維5-60％，相容劑0.5-20％，增韌劑0-30％，分散劑0.5-8％，阻燃劑及阻燃協(xié)效劑5-40％，抗氧劑0-1％。本發(fā)明制得的無(wú)鹵阻燃型注塑級(jí)聚烯烴木塑復(fù)合材料與現(xiàn)有木塑復(fù)合材料相比，具有生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單、阻燃劑用量較少、無(wú)鹵阻燃效果好、成型方式范圍廣等特點(diǎn)。適用于各種注塑制件，如電器外殼、汽車用制件、家具和建筑等制件。
文檔編號(hào)C08L25/14GK101875746SQ20101017915
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者付錦鋒, 劉建中, 葉南飚, 王林, 胡志華, 郭少華, 黃恒梅 申請(qǐng)人:金發(fā)科技股份有限公司;上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司;綿陽(yáng)長(zhǎng)鑫新材料發(fā)展有限公司