一种建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料及其制备方法

1.本发明涉及木塑复合材料技术领域，具体为一种建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.木塑复合材料是由木纤维/木粉和热塑性塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚乳酸制成的复合材料。广泛应用于庭院园林和室内装修。木塑复合材料具有许多优点，如：材料均质、尺寸较木材稳定、不易产生裂纹、不会吸潮变形；具有热塑性塑料的加工性，挤出、模压、注塑等工艺均可用来成型，且设备磨损小；有木材的外观，比塑料制品高的硬度等优点。然而，由于木塑的主要成分是木粉和高分子聚合物，遇高温易燃烧、会产生大量挥发性气体，并且着火后很难自熄，具有较大的安全隐患。如《木粉包覆及其对阻燃木塑复合材料的研究》中报道了木粉进行了密胺包覆改性，次将包覆后的木粉添加到聚乙烯中制备成无卤阻燃木塑复合材料，密胺包覆木粉大大提高粉的耐热以及相容性能，为木塑复合材料加工创造了有利的条件同时，该复合阻燃体系大大提高了木塑复合材料的阻燃性，但是其力学性能较差。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料及其制备方法，提高了再生节能阻燃木塑复合材料的阻燃和环保的性能。
5.(二)技术方案
6.为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料，按重量组分计，所述包括以下重量组分：10-40份聚乙烯、10-30份聚丙烯、40-60份生物质纤维、15-20份阻燃剂、20-30份改性纳米二氧化钛、5-10份偶联剂。
7.优选的，所述再生节能阻燃木塑复合材料的制备方法为：
8.(1)将生物质纤维在100-120℃下干燥2-3h，然后与聚乙烯、聚丙烯、阻燃剂、改性二氧化硅、偶联剂搅拌混合备用，混合温度50-70℃，混合时间12-15min；
9.(2)将混合物置于双螺旋挤出机中，在转速40-60r/min、温度150-170℃下物料熔融，通过拉伸、冷却后进行塑化造粒得到直径为2-4mm再生节能阻燃木塑复合材料粒子，通过双螺旋杆挤出机挤出造粒，进入磨具中混合成型，冷却后得到再生节能阻燃木塑复合材料；
10.优选的，所述偶联剂为低密度聚乙烯偶联剂或有机硅烷偶联剂中的至少一种。
11.优选的，所述生物质纤维为竹浆、废旧木材、麦草、棉花、桑皮中的至少一种。
12.优选的，所述阻燃剂为氢氧化铝和聚硅硼氧烷。
13.优选的，所述(1)中改性纳米二氧化钛的制备方法为：将乙醇、氨水、叠氮化硅烷偶联剂混合，20-25℃下磁力搅拌10-15min，然后加入蒙脱土和乙醇的混合液，得到改性纳米
二氧化钛。
14.优选的，所述叠氮硅烷偶联剂的制备方法为：将2-3g三乙基硅烷、3-4g叠氮化钠、2-5g四丁基溴化铵、4-6g丁酮依次加入反应器中，通入氮气保护并加热回流5-7h后，硅藻土进行过滤，洗涤，干燥，蒸发得到叠氮化硅烷偶联剂。
15.优选的，所述乙醇、氨水、跌氮叠硅烷偶联剂的质量比为1:2-4:3-5。
16.优选的，所述洗涤用二氯甲烷溶剂洗涤
17.(三)有益的技术效果
18.本发明通过将硅烷偶联剂叠氮化，然后加入蒙脱土和乙醇的混合液，得到改性蒙脱土纳米二氧化钛，将生物质纤维在下干燥，然后与聚乙烯、聚丙烯、阻燃剂、改性二氧化钛、偶联剂搅拌混合备用，将混合物置于双螺旋挤出机中，通过双螺旋杆挤出机挤出造粒，进入磨具中混合成型，冷却后得到再生节能阻燃木塑复合材料，改性蒙脱土纳米二氧化钛与阻燃剂在阻燃性上有协同作用，木塑复合材料燃烧时蒙改性蒙脱土纳米二氧化钛会在木塑表层聚集，表面形成一层致密的保护层防止燃烧进一步进行。
附图说明
19.图1是改性蒙脱土纳米二氧化钛反应路线图。
20.图2是再生节能阻燃木塑复合材料的ftir图。
21.图3是再生节能阻燃木塑复合材料的切片图。
具体实施方式
22.实施例1
23.(1)将2g三乙基硅烷、3g叠氮化钠、2g四丁基溴化铵、4g丁酮依次加入反应器中，通入氮气保护并加热回流5h后，硅藻土进行过滤，二氯甲烷洗涤，干燥，蒸发得到叠氮化硅烷偶联剂；
24.(2)将质量比为1:2:3的乙醇、氨水、叠氮化硅烷偶联剂混合，20℃下磁力搅拌10min，然后加入蒙脱土和乙醇的混合液，得到改性蒙脱土纳米二氧化钛。
25.(3)将竹浆在100℃下干燥2h，然后与聚乙烯、聚丙烯、阻燃剂、改性二氧化钛、偶联剂搅拌混合备用，混合温度50℃，混合时间12min；
26.(4)将混合物置于双螺旋挤出机中，在转速40r/min、温度150℃下物料熔融，通过拉伸、冷却后进行塑化造粒得到直径为2mm再生节能阻燃木塑复合材料粒子，通过双螺旋杆挤出机挤出造粒，进入磨具中混合成型，冷却后得到再生节能阻燃木塑复合材料。
27.实施例2
28.(1)将2.5g三乙基硅烷、3.5g叠氮化钠、3.5g四丁基溴化铵、5g丁酮依次加入反应器中，通入氮气保护并加热回流6h后，硅藻土进行过滤，二氯甲烷洗涤，干燥，蒸发得到叠氮化硅烷偶联剂；
29.(2)将质量比为1:3:4的乙醇、氨水、叠氮化硅烷偶联剂混合，22.5℃下磁力搅拌22.5min，然后加入蒙脱土和乙醇的混合液，得到改性纳米二氧化钛。
30.(3)将桑皮在110℃下干燥2.5h，然后与聚乙烯、聚丙烯、阻燃剂、改性二氧化钛、偶联剂搅拌混合备用，混合温度60℃，混合时间13.5min；
31.(4)将混合物置于双螺旋挤出机中，在转速50r/min、温度160℃下物料熔融，通过拉伸、冷却后进行塑化造粒得到直径为3mm再生节能阻燃木塑复合材料粒子，通过双螺旋杆挤出机挤出造粒，进入磨具中混合成型，冷却后得到再生节能阻燃木塑复合材料。
32.实施例3
33.(1)将3g三乙基硅烷、4g叠氮化钠、5g四丁基溴化铵、6g丁酮依次加入反应器中，通入氮气保护并加热回流7h后，硅藻土进行过滤，二氯甲烷洗涤得到跌氮叠硅烷偶联剂；
34.(2)将质量比为1:4:5的乙醇、氨水、叠氮化硅烷偶联剂混合25℃下磁力搅拌15min，然后加入蒙脱土和乙醇的混合液，得到改性蒙脱土纳米二氧化钛。
35.(3)将麦草在120℃下干燥3h，然后与聚乙烯、聚丙烯、阻燃剂、改性二氧化钛、偶联剂搅拌混合备用，混合温度70℃，混合时间15min；
36.(4)将混合物置于双螺旋挤出机中，在转速60r/min、温度170℃下物料熔融，通过拉伸、冷却后进行塑化造粒得到直径为4mm再生节能阻燃木塑复合材料粒子，通过双螺旋杆挤出机挤出造粒，进入磨具中混合成型，冷却后得到再生节能阻燃木塑复合材料。
37.实施例4
38.(1)将2g三乙基硅烷、3g叠氮化钠、2g四丁基溴化铵、4g丁酮依次加入反应器中，通入氮气保护并加热回流5h后，硅藻土进行过滤，二氯甲烷洗涤，干燥，蒸发得到叠氮化硅烷偶联剂；
39.(2)将质量比为1:3:4的乙醇、氨水、跌氮叠硅烷偶联剂混合，22.5℃下磁力搅拌22.5min，然后加入蒙脱土和乙醇的混合液，得到改性蒙脱土纳米二氧化钛。
40.(3)将棉花在110℃下干燥2.5h，然后与聚乙烯、聚丙烯、阻燃剂、改性二氧化钛、偶联剂搅拌混合备用，混合温度60℃，混合时间13.5min；
41.(4)将混合物置于双螺旋挤出机中，在转速60r/min、温度170℃下物料熔融，通过拉伸、冷却后进行塑化造粒得到直径为4mm再生节能阻燃木塑复合材料粒子，通过双螺旋杆挤出机挤出造粒，进入磨具中混合成型，冷却后得到再生节能阻燃木塑复合材料。
42.实施例5
43.(1)将2.5g三乙基硅烷、3.5g叠氮化钠、3.5g四丁基溴化铵、5g丁酮依次加入反应器中，通入氮气保护并加热回流6h后，硅藻土进行过滤，二氯甲烷洗涤，干燥，蒸发得到跌氮叠硅烷偶联剂；
44.(2)将质量比为1:4:5的乙醇、氨水、跌氮叠硅烷偶联剂混合25℃下磁力搅拌15min，然后加入蒙脱土和乙醇的混合液，得到改性蒙脱土纳米二氧化钛。
45.(3)将麦草在120℃下干燥3h，然后与聚乙烯、聚丙烯、阻燃剂、改性二氧化钛、偶联剂搅拌混合备用，混合温度70℃，混合时间15min；
46.(4)将混合物置于双螺旋挤出机中，在转速40r/min、温度150℃下物料熔融，通过拉伸、冷却后进行塑化造粒得到直径为2mm再生节能阻燃木塑复合材料粒子，通过双螺旋杆挤出机挤出造粒，进入磨具中混合成型，冷却后得到再生节能阻燃木塑复合材料。
47.对比例1
48.(1)将3g三乙基硅烷、4g叠氮化钠、5g四丁基溴化铵、6g丁酮依次加入反应器中，通入氮气保护并加热回流7h后，硅藻土进行过滤，二氯甲烷洗涤，干燥，蒸发得到跌氮叠硅烷偶联剂；
49.(2)将质量比为1:4:5的乙醇、氨水、跌氮叠硅烷偶联剂混合25℃下磁力搅拌15min，然后加入蒙脱土和乙醇的混合液，得到改性纳米二氧化钛。
50.(3)将竹浆在110℃下干燥2.5h，然后与聚乙烯、聚丙烯、阻燃剂、改性二氧化钛、偶联剂搅拌混合备用，混合温度60℃，混合时间13.5min；
51.(4)将混合物置于双螺旋挤出机中，在转速40r/min、温度150℃下物料熔融，通过拉伸、冷却后进行塑化造粒得到直径为2mm再生节能阻燃木塑复合材料粒子，通过双螺旋杆挤出机挤出造粒，进入磨具中混合成型，冷却后得到再生节能阻燃木塑复合材料。
52.再生节能阻燃木塑复合材料的拉伸性能参考gb/t 1040.1-2018标准，采用电子万能试验机测定，拉伸速率40mm/min，试样为长6cm，宽1.5cm，高2mm。弯曲强度参考gb/t9341-2008标准，采用电子万能试验机测定，试验速度3mm/min，试样为长5cm，宽3cm，高2mm。引燃时间参考gb/t10631-2013标准。
[0053][0054][0055]
采用改性蒙脱土纳米二氧化钛，再生节能阻燃木塑复合材料拉伸强度达到22.6-37.4mpa，引燃时间达到39.9-56.9，弯曲强度达到22.4-39.4。
[0056]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料，其特征在于：按重量组分计，所述包括以下重量组分：10-40份聚乙烯、10-30份聚丙烯、40-60份生物质纤维、15-20份阻燃剂、20-30份改性纳米二氧化钛、5-10份偶联剂。2.一种建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述再生节能阻燃木塑复合材料的制备方法为：(1)将生物质纤维在100-120℃下干燥2-3h，然后与聚乙烯、聚丙烯、阻燃剂、改性纳米二氧化钛、偶联剂搅拌混合备用，混合温度50-70℃，混合时间12-15min；(2)将混合物置于双螺旋挤出机中，在转速40-60r/min、温度150-170℃下物料熔融，通过拉伸、冷却后进行塑化造粒得到直径为2-4mm再生节能阻燃木塑复合材料粒子，通过双螺旋杆挤出机挤出造粒，进入磨具中混合成型，冷却后得到再生节能阻燃木塑复合材料。3.根据权利要求1所述的建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料，其特征在于，所述偶联剂为低密度聚乙烯偶联剂或有机硅烷偶联剂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料，其特征在于，所述生物质纤维为竹浆、废旧木材、麦草、棉花、桑皮中的至少一种。5.根据权利要求1所述的建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化铝和聚硅硼氧烷。6.根据权利要求2所述的建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料的制备方法，其特征在于所述(1)中改性纳米二氧化钛的制备方法为：将乙醇、氨水、叠氮化硅烷偶联剂混合，20-25℃下磁力搅拌10-15min，然后加入蒙脱土和乙醇的混合液，得到改性纳米二氧化钛。7.根据权利要求6所述的建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料的制备方法，其特征在于所述叠氮化硅烷偶联剂的制备方法为：将2-3g三乙基硅烷、3-4g叠氮化钠、2-5g四丁基溴化铵、4-6g丁酮依次加入反应器中，通入氮气保护并加热回流5-7h后，硅藻土进行过滤，洗涤，干燥，蒸发得到叠氮化硅烷偶联剂。8.根据权利要求6所述的建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料的制备方法，所述乙醇、氨水、跌氮叠硅烷偶联剂的质量比为1:2-4:3-5。9.根据权利要求7所述的建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料的制备方法，所述洗涤用二氯甲烷溶剂洗涤。

技术总结
本发明涉及木塑复合材料技术领域，且公开了一种建筑工程用再生节能阻燃木塑复合材料及其制备方法，本发明通过将硅烷偶联剂叠氮化，然后加入蒙脱土和乙醇的混合液，得到改性蒙脱土纳米二氧化钛，将生物质纤维在下干燥，然后与聚乙烯、聚丙烯、阻燃剂、改性二氧化钛、偶联剂搅拌混合备用，将混合物置于双螺旋挤出机中，通过双螺旋杆挤出机挤出造粒，进入磨具中混合成型，冷却后得到再生节能阻燃木塑复合材料，改性蒙脱土纳米二氧化钛与阻燃剂在阻燃性上有协同作用，木塑复合材料燃烧时蒙改性蒙脱土纳米二氧化钛会在木塑表层聚集，表面形成一层致密的保护层防止燃烧进一步进行，再生节能阻燃木塑复合材料燃烧时具有很好的阻燃和力学性能。力学性能。力学性能。


技术研发人员：刘洪伟 朱高收 金辉
受保护的技术使用者：河南建筑职业技术学院
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/9/20