阻燃增强仿真木材及其制备方法

阻燃增强仿真木材及其制备方法

技术领域

本发明涉及化学科学领域，具体地说是一种阻燃增强仿真木材及其制备方法。

背景技术

由于木材具有重量轻、纹理美观、易于机械加工，且属于可再生资源等特点，深受人们的喜欢，将成为了建筑装饰及木制家具中最广泛应用的材料之一；另一方面，由于过度地利用、毁林开荒、只砍不造，使森林资源遭到严重的破环，有的地方植被遭到破坏，水土流失严重等，因而为了造福子孙后代，全球开始禁止砍伐木材，因此木材来源成了建筑材料和木制家具的一大难题。为此，使用一种大众化的材料代替原木材料已经成为了各个厂家及高校、科研院所研发的新方向，于是各类仿真木材也随之出现，并且有些已经逐步得到了广泛应用，然而市场上的仿真木材依然存在质量及生产上的缺陷，需要进一步改进，以更好地提升质量和拓展应用领域等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学性能好、稳定性高的阻燃增强仿真木材及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：阻燃增强仿真木材，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯28%～53%、玻璃纤维8%～15%、碳纤维5%～10%、阻燃剂5%～10%、农作物秸秆粉15%～20%、增塑剂6%～9%、抗静电剂1%～3%、光稳定剂0.5%～2%、发泡剂0.5%～1%、抗氧剂0.1%～0.5%、开口剂0.5%～1%、料0～1%。

所述聚乙烯为分子量在20～40万、密度0.95～0.97g/cm³的低压高密度聚乙烯。

所述玻璃纤维为表面经过γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性处理后的无碱短切玻璃纤维。

所述碳纤维为表面经过氧化预处理、并由γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性处理的短切聚丙烯腈碳纤维。

所述阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺。

所述农作物秸秆粉为粒度在100～200目的玉米、小麦、水稻秸秆中的一种或几种。

所述增塑剂为质量比1：2的邻苯二甲酸二丁酯与聚乙二醇的复配物。

所述抗静电剂为质量比1：1的丙三醇单硬脂酸酯与烷基磺酸钠的复配物。

所述光稳定剂为质量比1：1的受阻胺类高分子量光稳定剂GW-944Z与GW-622的复配物。

所述发泡剂为十二烷基硫酸钠。

所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。

所述开口剂为含氟硅油。

上述的阻燃增强仿真木材的制备方法，包括以下步骤：

（1）、将农作物秸秆进行粉碎至粒度在100～200目的粉末，并在50℃～80℃的条件下干燥至恒重，即得所述农作物秸秆粉，待用；

（2）、将短切聚丙烯腈碳纤维置于体积比3：1的质量含量达98%以上硫酸和质量含量达60%以上硝酸的混酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～4h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纤维置于质量含量在0.1%～1%的γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述碳纤维，待用；

（3）、按重量配比称取各组分，除所述玻璃纤维以外，将其它组分加入转速为60～120r/min的混料机中，包括步骤（1）得到的农作物秸秆粉和步骤（2）得到的碳纤维，使一起混合30～60min，待混合均匀后出料；

（4）、将步骤（3）得到的均匀混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口加入所述玻璃纤维，通过双螺杆挤出机熔融后挤入到模具中，并且在牵引机的牵引下进入水槽冷却，控制双螺杆挤出机的温度为155℃～220℃，牵引机的牵引速度为6～9m/min，得到的型坯即为本发明的阻燃增强仿真木材。

本发明的有益效果是，本发明可替代木材应用于建筑装饰装修及木材家具等领域，而且其生产工艺简单，所得产品具有优异的力学性能和良好的阻燃性能，其成本低，适应性广。

具体实施方式

下面结合具体的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种阻燃增强仿真木材，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯28%、玻璃纤维15%、碳纤维10%、氰尿酸三聚氰胺10%、农作物秸秆粉20%、增塑剂9%、抗静电剂3%、光稳定剂2%、十二烷基硫酸钠1%、抗氧剂1010 0.5%、含氟硅油0.5%、料1%，所述聚乙烯为分子量在20～40万、密度0.95～0.97g/cm³的低压高密度聚乙烯，所述玻璃纤维为表面经过γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性处理后的无碱短切玻璃纤维，所述碳纤维为表面经过氧化预处理、并由γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性处理的短切聚丙烯腈碳纤维，所述农作物秸秆粉为粒度在100～200目的玉米秸秆，所述增塑剂为质量比1：2的邻苯二甲酸二丁酯与聚乙二醇的复配物，所述抗静电剂为质量比1：1的丙三醇单硬脂酸酯与烷基磺酸钠的复配物，所述光稳定剂为质量比1：1的受阻胺类高分子量光稳定剂GW-944Z与GW-622的复配物。

制备方法：（1）、将农作物秸秆进行粉碎至粒度在100～200目的粉末，并在50℃～80℃的条件下干燥至恒重，即得所述农作物秸秆粉，待用；（2）、将短切聚丙烯腈碳纤维置于体积比3：1的质量含量达98%以上硫酸和质量含量达60%以上硝酸的混酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～4h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纤维置于质量含量在0.1%～1%的γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述碳纤维，待用；（3）、按重量配比称取各组分，除所述玻璃纤维以外，将其它组分加入转速为60～120r/min的混料机中，包括步骤（1）得到的农作物秸秆粉和步骤（2）得到的碳纤维，使一起混合30～60min，待混合均匀后出料；（4）、将步骤（3）得到的均匀混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口加入所述玻璃纤维，通过双螺杆挤出机熔融后挤入到模具中，并且在牵引机的牵引下进入水槽冷却，控制双螺杆挤出机的温度为155℃～220℃，牵引机的牵引速度为6～9m/min，得到的型坯即为本发明的阻燃增强仿真木材。

实施例2：

一种阻燃增强仿真木材，其组分按质量百分数配比为：聚乙烯53%、玻璃纤维8%、碳纤维10%、氰尿酸三聚氰胺5%、农作物秸秆粉15%、增塑剂6%、抗静电剂1%、光稳定剂0.5%、十二烷基硫酸钠0.5%、抗氧剂168 0.2%、含氟硅油0.8%，所述聚乙烯为分子量在20～40万、密度0.95～0.97g/cm³的低压高密度聚乙烯，所述玻璃纤维为表面经过γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性处理后的无碱短切玻璃纤维，所述碳纤维为表面经过氧化预处理、并由γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂改性处理的短切聚丙烯腈碳纤维，所述农作物秸秆粉为粒度在100～200目的水稻秸秆，所述增塑剂为质量比1：2的邻苯二甲酸二丁酯与聚乙二醇的复配物，所述抗静电剂为质量比1：1的丙三醇单硬脂酸酯与烷基磺酸钠的复配物，所述光稳定剂为质量比1：1的受阻胺类高分子量光稳定剂GW-944Z与GW-622的复配物。

制备方法：（1）、将农作物秸秆进行粉碎至粒度在100～200目的粉末，并在50℃～80℃的条件下干燥至恒重，即得所述农作物秸秆粉，待用；（2）、将短切聚丙烯腈碳纤维置于体积比3：1的质量含量达98%以上硫酸和质量含量达60%以上硝酸的混酸溶液中，在超声波振荡和机械搅拌下，处理2～4h，然后用大量的去离子水清洗至中性，再将得到的碳纤维置于质量含量在0.1%～1%的γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂的去离子水溶液中超声分散2～4h，然后过滤，并将所得滤出物于120℃～150℃真空烘箱干燥24～48h，即得所述碳纤维，待用；（3）、按重量配比称取各组分，除所述玻璃纤维以外，将其它组分加入转速为60～120r/min的混料机中，包括步骤（1）得到的农作物秸秆粉和步骤（2）得到的碳纤维，使一起混合30～60min，待混合均匀后出料；（4）、将步骤（3）得到的均匀混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口加入所述玻璃纤维，通过双螺杆挤出机熔融后挤入到模具中，并且在牵引机的牵引下进入水槽冷却，控制双螺杆挤出机的温度为155℃～220℃，牵引机的牵引速度为6～9m/min，得到的型坯即为本发明的阻燃增强仿真木材。