《阻燃塑木複合材料及其製備方法》是南京聚隆化學實業有限責任公司和南京聚鋒新材料有限公司於2006年4月28日申請的專利，該專利的申請號為2006100399854，公布號為CN1837278，授權公布日為2006年9月27日，發明人是溫原、戴東花、丁建生、吳汾，該發明屬於天然高分子化合物和聚烯烴塑膠的複合物，屬於複合材料技術領域。
一種阻燃塑木複合材料，其特徵在於該阻燃塑木複合材料由下列各組分組成：（A）質量百分比15－32％的塑膠；（B）質量百分比5－70％的天然纖維；（C）質量百分比7－40％的聚磷酸銨，其分子式為（NH4）n+2PnO3n+1；（D）質量百分比0－20％的成碳劑；（E）質量百分比3－10％的發泡劑；（F）質量百分比1－10％的加工助劑。上述組分經過混合、攪拌、熔融擠出工序加工成成品。
2009年，《阻燃塑木複合材料及其製備方法》獲得第六屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：阻燃塑木複合材料及其製備方法
- 公布號：CN1837278
- 公布日：2006年9月27日
- 申請號：2006100399854
- 申請日：2006年4月28日
- 申請人：南京聚隆化學實業有限責任公司、南京聚鋒新材料有限公司
- 地址：江蘇省南京市國家高新技術產業開發區創業北路6號
- 發明人：溫原、戴東花、丁建生、吳汾
- 分類號：C08L23/06（2006.01）、C08L23/12（2006.01）、C08L97/02（2006.01）、B29B9/12（2006.01）、B29C47/40（2006.01）
- 代理機構：南京天華專利代理有限責任公司
- 代理人：徐冬濤
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
塑木複合材料是近幾年（截至2006年4月）來發展起來的一種新型材料，它利用廢棄的各種天然纖維和回收塑膠（PE或PP）進行復配，生產出各種不同截面的型材，被廣泛用於園林建築、運輸、裝潢等行業。由於天然纖維、PE或PP塑膠都是易燃物質，因此塑木複合材料本身也十分容易燃燒，一般情況下氧指數僅有17％-19％，著火後不能自熄，屬於易燃類材料，這使得它在套用過程中受到了限制，只能在室外或近水區域得到套用。
對於有阻燃要求的塑木複合材料，通常會利用聚氯乙烯本身的難燃特點，以聚氯乙烯做為基料，再添加少許阻燃劑的技術來達到阻燃目的，CN1500832A《聚氯乙烯（PVC）板材》中，採用添加四溴鄰苯二甲酸酐和三氧化二銻進行復配，生產阻燃塑木材料。由於PVC本身燃燒會產生氯化氫等有害物質，而溴系阻燃劑燃燒也因為會產生“二惡英”等破壞大氣臭氧層的物質，已經逐步被世界各國禁止使用，因此，環境友好型的阻燃塑木複合材料的開發被逐步重視。以PP或PE作為基料生產的塑木複合材料占世界總生產量的80％，到2006年4月前為止，其阻燃該性問題，中國國內還沒有專利。
發明內容
專利目的
《阻燃塑木複合材料及其製備方法》的目的是克服2006年4月前已有技術的不足，提供一種阻燃塑木複合材料，提高PP或PE為基料的塑木複合材料的阻燃特性，使之能在室內裝飾材料中得到套用。
該發明的另一目的是提供了一種上述複合材料的製備方法。
技術方案
一種阻燃塑木複合材料，其特徵在於該阻燃塑木複合材料由下列各組分組成：
（A）質量百分比15-32％的塑膠。
所述塑膠可以是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或它們的混合物；它可以是回收塑膠也可以是新料。
（B）質量百分比5-70％的天然纖維。
所述天然纖維可以是谷糠、木粉、秸桿、果殼等以及它們的混合物。
（C）質量百分比7-50％的聚磷酸銨（APP）。
所述聚磷酸銨（APP）的分子式為（NH4）n+2PnO3n+1，其聚合度n的範圍是20-4000。
（D）質量百分比0-20％的成碳劑；
所述成碳劑為富碳的多羥基化合物，可以是澱粉、季戊四醇和它的二聚物、三聚物以及乙二醇等含有羥基的有機樹脂或它們的混合物。
（E）質量百分比3-10％的發泡劑。
所述發泡劑源為含氮的多碳化合物，可以是三聚氰胺、雙氰胺、聚磷酸銨、尿素、聚醯胺、三氯氰氨（MN）或它們的混合物。
（F）質量百分比1-10％的加工助劑
所述加工助劑可以硬脂酸鈣、抗氧劑1010、抗氧劑168、穩定劑UV531、馬來酸酐接枝聚乙烯或它們的混合物或它們的混合物。
上述組分通過以下工藝方法製得阻燃塑木複合材料。
步驟一：將回收塑膠進行分揀、破碎、烘乾和去除金屬雜質常規處理後，通過攪拌機充分混勻並備用，如塑膠為新料，則直接通過攪拌機充分混勻並備用，攪拌時攪拌機轉速控制在20-400轉/分鐘；
步驟二：將聚磷酸銨和發泡劑在混合機中充分混合，混合機轉速控制在400轉/分鐘以上，工藝參數為：加熱溫度：40-60℃，混合時間：10-30分鐘，如果組分中含有成碳劑，則將成碳劑與聚磷酸銨和發泡劑在混合機中充分混合，混合機轉速控制在400轉/分鐘以上，工藝參數控制在加熱溫度：40-60℃，混合時間：10-30分鐘；
步驟三：將經過步驟一處理後的塑膠、步驟二處理後的聚磷酸銨、成碳劑和發泡劑混合後加入天然纖維和加工助劑並通過攪拌機充分混勻，攪拌機轉速控制在20-400轉/分鐘；
步驟四：將經過步驟三混勻後的用雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，加工溫度為100-200℃，真空度≤-0.02兆帕。
通過《阻燃塑木複合材料及其製備方法》公開的方法生產的阻燃塑木複合材料，其氧指數為25-36％。
有益效果
《阻燃塑木複合材料及其製備方法》採用對環境友好的聚磷酸胺作為阻燃劑主體，通過復配生產出PP和基的阻燃塑木複合材料，氧指數達到25-36％，可以直接作為室內裝潢材料使用，擴展了塑木複合材料的套用範圍，市場前景廣闊，經濟效益明顯。
權利要求
1、一種阻燃塑木複合材料，其特徵在於該阻燃塑木複合材料由下列各組分組成：
（A）質量百分比15-32％的塑膠；
（B）質量百分比5-70％的天然纖維；
（C）質量百分比7-40％的聚磷酸銨，其分子式為（NH4）n+2PnO3n+1；
（D）質量百分比0-20％的成碳劑；
（E）質量百分比3-10％的發泡劑；
（F）質量百分比1-10％的加工助劑。
2、根據權利要求1所述的阻燃塑木複合材料，其特徵在於所述的塑膠是聚乙烯、聚丙烯或它們的混合物。
3、根據權利要求2所述的阻燃塑木複合材料，其特徵在於所述的塑膠是回收塑膠或新料或它們的混合物。
4、根據權利要求1所述的阻燃塑木複合材料，其特徵在於所述的天然纖維為谷糠、木粉、秸桿、果殼或它們的混合物。
5、根據權利要求1所述的阻燃塑木複合材料，其特徵在於聚磷酸銨的聚合度n的範圍是20-4000。
6、根據權利要求1所述的阻燃塑木複合材料，其特徵在於所述成碳劑為富碳的多羥基化合物，為澱粉、季戊四醇和它的二聚物、三聚物以及乙二醇或它們的混合物。
7、根據權利要求1所述的阻燃塑木複合材料，其特徵在於所述發泡劑源為含氮的多碳化合物，為三聚氰胺、雙氰胺、聚磷酸銨、尿素、聚醯胺、三氯氰氨或它們的混合物。
8、根據權利要求1所述的阻燃塑木複合材料，其特徵在於所述加工助劑是硬脂酸鈣、抗氧劑1010、抗氧劑168、穩定劑UV531、馬來酸酐接枝聚乙烯或它們的混合物。
9、權利要求1所述的阻燃塑木複合材料的製備方法，其特徵在於該方法包括如下步驟：
步驟一：將回收塑膠進行分揀、破碎、烘乾和去除金屬雜質常規處理後，通過攪拌機充分混勻並備用，如塑膠為新料，則直接通過攪拌機充分混勻並備用，攪拌時攪拌機轉速控制在20-400轉/分鐘；
步驟二：將聚磷酸銨和發泡劑在混合機中充分混合，混合機轉速控制在400轉/分鐘以上，工藝參數為：加熱溫度：40-60℃，混合時間：10-30分鐘，如果組分中含有成碳劑，則將成碳劑與聚磷酸銨和發泡劑在混合機中充分混合，混合機轉速控制在400轉/分鐘以上，工藝參數控制在加熱溫度：40-60℃，混合時間：10-30分鐘；
步驟三：將經過步驟一處理後的塑膠、步驟二處理後的聚磷酸銨、成碳劑和發泡劑混合後加入天然纖維和加工助劑並通過攪拌機充分混勻，攪拌機轉速控制在20-400轉/分鐘；
步驟四：將經過步驟三混勻後的塑膠、聚磷酸銨、成碳劑、發泡劑、天然纖維與加工助劑用雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，加工溫度為100-200℃，真空度≤-0.02兆帕。
實施方式
實施例1
（A）32千克的回收聚乙烯（PE）樹脂；
（B）45千克的木粉天然纖維；
（C）12千克聚合度為4000的聚磷酸銨；
（D）2千克的季戊四醇；
（E）8千克的三聚氰胺；
（F）1千克的硬脂酸鈣加工助劑。
上述組分通過以下工藝方法製得阻燃塑木複合材料。
步驟一：將32千克的回收聚乙烯（PE）樹脂進行分揀、破碎、烘乾和去除金屬雜質常規處理後，通過攪拌機充分混勻並備用攪拌時攪拌機轉速控制在400轉/分鐘；
步驟二：將12千克的聚磷酸銨、2千克的季戊四醇成碳劑和8千克的三聚氰胺發泡劑在混合機中充分混合，混合機轉速控制在400轉/分鐘以上，工藝參數為：加熱溫度控制在60℃，混合時間控制在15分鐘；
步驟三：將經過步驟一處理後的回收聚乙烯（PE）樹脂、步驟二處理後12千克的聚磷酸銨、2千克的季戊四醇成碳劑和8千克的三聚氰胺發泡劑混合後加入45千克的木粉和加工助劑並通過攪拌機充分混勻，攪拌機轉速控制在20-400轉/分鐘；
步驟四：將經過步驟三混勻後的32千克的回收聚乙烯（PE）樹脂、12千克聚合度為4000的聚磷酸銨、2千克的季戊四醇成碳劑、8千克的三聚氰胺發泡劑、45千克的木粉天然纖維與1千克的硬脂酸鈣加工助劑用雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，加工溫度控制在100℃，真空度控制在≤-0.02兆帕。
實施例2
（A）18千克的聚丙烯（PP）樹脂新料；
（B）70千克的秸稈天然纖維；
（C）7千克聚合度為20的聚磷酸銨；
（D）3千克的三聚氰胺；
（E）2千克的抗氧劑1010加工助劑。
上述組分通過以下工藝方法製得阻燃塑木複合材料。
步驟一：將18千克的聚丙烯（PP）樹脂新料直接通過攪拌機充分混勻並備用，攪拌時攪拌機轉速控制在20轉/分鐘；
步驟二：將7千克聚合度為20的聚磷酸銨和3千克的三聚氰胺發泡劑在混合機中充分混合，混合機轉速控制在400轉/分鐘以上，工藝參數為：加熱溫度：40℃，混合時間：30分鐘；
步驟三：將經過步驟一處理後的18千克的聚丙烯（PP）樹脂新料、步驟二處理後的聚磷酸銨和3千克的三聚氰胺發泡劑混合後加入70千克的秸稈天然纖維和抗氧劑1010加工助劑一起通過攪拌機充分混勻，攪拌機轉速控制在400轉/分鐘；
步驟四：將經過步驟三混勻後的18千克聚丙烯（PP）樹脂新料、7千克聚合度為20的聚磷酸銨、3千克的三聚氰胺發泡劑、70千克的秸稈天然纖維與2千克的抗氧劑1010加工助劑用雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，加工溫度為200℃，真空度≤-0.02兆帕。
實施例3
（A）7千克的回收聚乙烯（PE）樹脂和8千克的聚乙烯（PE）樹脂新料；
（B）3千克的谷糠天然纖維和2千克的果殼天然纖維；
（C）20千克的聚合度為1000的聚磷酸銨和20千克的聚合度為3000的聚磷酸銨；
（D）10千克的季戊四醇和10千克的乙二醇；
（E）5千克的三聚氰胺和5千克的聚醯胺；
（F）5千克的穩定劑UV531和5千克的馬來酸酐接枝聚乙烯加工助劑。
上述組分通過以下工藝方法製得阻燃塑木複合材料。
步驟一：將回收的7千克聚乙烯（PE）樹脂進行分揀、破碎、烘乾和去除金屬雜質常規處理後，通過攪拌機充分混勻，並和8千克的聚乙烯（PE）樹脂新料一起攪拌機充分混勻，攪拌時攪拌機轉速控制在200轉/分鐘；
步驟二：將20千克的聚合度為1000的聚磷酸銨和20千克的聚合度為3000的聚磷酸銨、10千克的季戊四醇和10千克的乙二醇成碳劑、5千克的三聚氰胺和5千克的聚醯胺發泡劑在混合機中充分混合，混合機轉速控制在400轉/分鐘以上，工藝參數為：加熱溫度：50℃，混合時間：20分鐘；
步驟三：將經過步驟一處理後的塑膠、步驟二處理後的聚磷酸銨、成碳劑和發泡劑混合後加入3千克的谷糠天然纖維和2千克的果殼天然纖維和5千克的穩定劑UV531和5千克的馬來酸酐接枝聚乙烯加工助劑一起通過攪拌機充分混勻，攪拌機轉速控制在200轉/分鐘；
步驟四：將經過步驟三混勻後的塑膠、聚磷酸銨、成碳劑、發泡劑、天然纖維與5千克的穩定劑UV531和5千克的馬來酸酐接枝聚乙烯加工助劑用雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，加工溫度為150℃，真空度≤-0.02兆帕。
阻燃塑木複合材料的氧指數按照GB2406-80的方法測試。
實施例 | 氧指數（％） |
1 | 30 |
2 | 25 |
3 | 36 |
榮譽表彰
2009年，《阻燃塑木複合材料及其製備方法》獲得第六屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
