專利名稱：一種無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及木塑復合材料領域，具體涉及一種無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合 材料。
背景技術：
木塑復合材料是利用植物纖維和熱塑性樹脂為主要原料，加入一定的加工助劑所制備的一種新型環(huán)保型材料。該材料可以緩解石油用量，同時大量使用了廢棄的植物纖維 和再生塑料，既能緩解現(xiàn)代社會對石油資源的消耗，又能減少木材資源的消耗，是保護環(huán)境 和降低能耗的有效手段。鑒于木塑復合材料的諸多優(yōu)點，近年來其市場增長很快，尤其表現(xiàn)在室內(nèi)用品、建 筑及汽車用品等。但另一方面，快速增長的市場需求同時對木塑復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，故需要對所制備的木塑復合材 料進行阻燃改性，以及針對結(jié)構(gòu)復雜制品需要擠出、模壓等以外的加工成型方式等。為了克服上述問題，通常在木塑復合材料中添加阻燃劑的方法進行阻燃改性，總 所周知，盡管鹵系阻燃劑阻燃效果較好，但由于其燃燒時發(fā)煙量大、易于產(chǎn)生大量的有毒氣 體，越來越多的鹵系阻燃劑受到禁用或限用。因此研究開發(fā)無鹵阻燃型木塑復合材料是必 然的趨勢，中國專利申請200610039985. 4中公開了一種阻燃塑木復合材料及其制備方法， 采用膨脹型阻燃劑聚磷酸銨、成碳劑和發(fā)泡劑等對聚丙烯或聚乙烯基木塑復合材料進行阻 燃改性，但存在阻燃劑加入量大、加工溫度下聚磷酸銨易分解且產(chǎn)品易吸潮等缺點；中國專 利申請200710072794. 2公開了一種阻燃抑煙型木塑復合材料，也采用膨脹型阻燃劑聚磷 酸銨、淀粉等對聚苯乙烯或聚氯乙烯進行阻燃改性，作為膨脹型阻燃劑仍存在上述缺點；另 夕卜，中國專利申請200710173607. X公開了一種無鹵阻燃木塑復合材料及其制備方法，同樣 采用聚磷酸銨或聚磷酸酯作為阻燃劑，只是其首先用溶劑溶解阻燃劑后對纖維素物質(zhì)進行 浸泡，然后制備無鹵阻燃木塑復合材料，由于其仍使用膨脹型阻燃劑，且增加了處理纖維的 步驟使得其實用性大打折扣。另外，目前現(xiàn)有木塑制備工藝主要以擠出成型、熱壓成型和擠壓成型工藝為主， 主要用于生產(chǎn)板材類制品，對于成型結(jié)構(gòu)復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合材料流動性差，制件強度低，外觀質(zhì)量差。盡管中國專利申請 200710020012. 7中公開了注塑級木塑復合材料及加工工藝，但其所制備的木塑復合材料熔 體流動速率范圍僅為0. 3-1. Og/lOmin，且材料不具阻燃性能，其實際應用范圍受到很大限 制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的主要針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種無鹵阻燃，流動性好，制件強度 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合材料。本發(fā)明的另一個目的是提供上述無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料的制備方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料，由如下組分和質(zhì)量百分比組成聚烯烴樹脂 25-80%植物纖維5-65%相容劑0.5-20%增韌劑0-30%
分散劑0.5-8%阻燃劑及協(xié)效劑 5-40%抗氧劑0-1%在上述無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料中，所述新料/或再生聚烯烴樹脂 為聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)中的一種或幾種的混合物。其中PP包括均聚PP和共聚PP，PE 包括高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)和中密度聚 乙烯(MDPE)等。在上述無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料中，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。在上述無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料中，所述相容劑優(yōu)選為容劑為馬來酸 酐接枝聚烯烴(PO-g-MAH)、馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體(POE-g-MAH)、馬來酸酐接枝苯乙烯-丁 二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS-g-MAH)、馬來酸酐接枝氫化苯乙烯_丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 (SEBS-g-MAH)、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚烯烴(POL)、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝乙 烯-辛烯共聚物(POEL)、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 (SBSL)、甲基丙烯酸縮水甘油酯氫化苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物(SEBSL)、 乙烯_丙烯酸脂共聚物、乙烯_丙烯酸共聚物(EM)、乙烯-丙烯酸鹽共聚物、乙烯_醋酸乙烯 共聚物(EVA)、苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)中的一種或幾種的混合物。在上述無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料中，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、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。在上述無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料中，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 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。在上述無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料中，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、PA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)效劑的質(zhì)量比為1 3 3 1。在上述無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料中，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。上述無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料，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，然后將各組分按比例在高混機中混合均勻后，加入到 擠出機中擠出造粒，得到無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果由于紅磷的阻燃機理為凝聚相阻燃機理，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。 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。同時，由于阻燃劑加入 量少，材料的流動性所受影響較小，故成型方式范圍較廣。而且，阻燃劑直接加入而非先對 植物纖維進行阻燃處理，使得生產(chǎn)流程簡單，成本相對較低。故本發(fā)明制得的無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料與現(xiàn)有木塑復合材料相 比，具有生產(chǎn)流程簡單、阻燃劑用量較少、無鹵阻燃效果好、成型方式范圍廣等特點。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。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明，本發(fā)明的范圍不受這些實施例的限制。實施例1原料組分按質(zhì)量百分率計為共聚PP:36. 9%100 目木粉35%PP-g-MAH 5%EPM 5%液體石蠟0.5%鄰苯二甲酸二丁脂0.5%N, N'-雙乙撐硬脂酰胺熱固性樹脂包覆紅磷6%3000目超細氫氧化鎂10%抗氧劑1010:0. 1%先將木粉在150°C下烘干4小時，然后在高混機中混合均勻后，加入到擠出機中擠 出造粒，加工溫度控制在165°C，得到無鹵阻燃型注塑級PP木塑復合材料。
上述的木塑復合材料經(jīng)過檢測的性能如下比重1. 15g/cm3拉伸強度27. 3Mpa伸長率12.8%懸臂梁無缺口沖擊強度 289J/m彎曲強度38.9MPa彎曲模量2220Mpa熔融指數(shù)(200°C，5公斤)7. 4g/10min阻燃性能(UL-94，垂直)V-001·5mm實施例2原料組分按質(zhì)量百分率計為均聚PP:37. 9%100 目竹粉30%EPDM-g-MAH 5%EPDM 5%液體石蠟0.5%硅烷偶聯(lián)劑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目超細氫氧化鎂10%抗氧劑1010:0. 1%先將木粉在150°C下烘干4小時，然后在高混機中混合均勻后，加入到擠出機中擠出造粒，加工溫度控制在165°C，得到無鹵阻燃型注塑級PP木塑復合材料。上述的木塑復合材料經(jīng)過檢測的性能如下比重1. 12g/cm3拉伸強度28. 5Mpa伸長率14.2%懸臂梁無缺口沖擊強度 292J/m彎曲強度41.4MPa彎曲模量2670Mpa熔融指數(shù)(200°C，5公斤)8.6g/10min阻燃性能(UL-94，垂直)V-001·5mm實施例3原料組分按質(zhì)量百分率計為HDPE 37. 9%100 目竹粉30%POE-g-MAH 5%POE 5%硅油0.5%
鈦酸酯偶聯(lián)劑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，然后在高混機中混合均勻后，加入到擠出機中擠 出造粒，加工溫度控制在160°C，得到無鹵阻燃型注塑級PE木塑復合材料。上述的木塑復合材料經(jīng)過檢測的性能如下
比重1. 08g/cm3拉伸強度21. 6Mpa伸長率20.4%懸臂梁無缺口沖擊強度 366J/m彎曲強度30.6MPa彎曲模量1998Mpa熔融指數(shù)(200°C，5公斤)6. 5g/10min阻燃性能(UL-94，垂直)V-001·5mm實施例4原料組分按質(zhì)量百分率計為HDPEWj^:37.9%100 目糠殼粉30%PE-g-MAH 5%EPDM 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，然后在高混機中混合均勻后，加入到擠出機中擠 出造粒，加工溫度控制在160°C，得到無鹵阻燃型注塑級PE木塑復合材料。上述的木塑復合材料經(jīng)過檢測的性能如下比重1.06g/cm3拉伸強度20. 5Mpa伸長率18.9%懸臂梁無缺口沖擊強度 371 J/m彎曲強度28. 8MPa彎曲模量1986Mpa熔融指數(shù)(200°C，5公斤)5.9g/10min阻燃性能(UL-94，垂直)V-OOL5mm
權(quán)利要求
一種無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料，其特征在于由以下組分和質(zhì)量百分比組成聚烯烴樹脂25-80％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.按照權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料，其特征在于所述聚 烯烴樹脂為聚丙烯、聚乙烯中的一種或幾種的混合物。
3.按照權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料，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.按照權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料，其特征在于所述 相容劑為馬來酸酐接枝聚烯烴、馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體、馬來酸酐接枝苯乙烯_ 丁二 烯_苯乙烯嵌段共聚物、馬來酸酐接枝氫化苯乙烯_ 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乙烯_辛烯共聚物、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氫化苯乙 烯_ 丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物、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_馬來酸酐共聚物中的一種或幾種的混合物。
5.按照權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料，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、充油SEBS、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、P0E、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.按照權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料，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) 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。
7.按照權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料，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、PA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)效劑的質(zhì)量比為 1 3 3 1。
8.按照權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料，其特征在于所述抗 氧劑為酚類、亞磷酸酯類、含硫酯類、金屬鈍化劑中的一種或幾種的混合物。
9.權(quán)利要求1所述無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料的制備方法，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，然后將各組分按比例在高混 機中混合均勻后，加入到擠出機中擠出造粒，得到無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料及其制備方法。由以下組分和質(zhì)量百分比組成聚烯烴樹脂25-80％，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％。故本發(fā)明制得的無鹵阻燃型注塑級聚烯烴木塑復合材料與現(xiàn)有木塑復合材料相比，具有生產(chǎn)流程簡單、阻燃劑用量較少、無鹵阻燃效果好、成型方式范圍廣等特點。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C08K13/06GK101831112SQ201010179160
公開日2010年9月15日 申請日期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, 王林, 胡志華, 郭少華, 郭建明, 黃恒梅 申請人: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