一种高强阻燃耐老化的聚碳酸酯塑木复合材料

一种高强阻燃耐老化的聚碳酸酯塑木复合材料

技术领域

本发明涉及木材生产技术领域，具体地说是一种高强阻燃耐老化的聚碳酸酯塑木复合材料。

背景技术

木材由于具有纹理美观、泽天然、质感舒适、可塑性好、易于加工等优点，目前已在建筑装修、家具制造、包装等领域得到了广泛应用。但由于森林资源有限，寻求和开发一种可替代木材、且广为应用的新型材料将颇显重要和迫切。聚碳酸酯是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，它具有突出的抗冲击性能，耐蠕变和尺寸稳定性好，并能够在较高的温度范围内保持较高的力学强度，无毒，介电性能优良，是近年来增长迅速最快和产能规模最大的工程塑料，目前已广泛应用于汽车工业、建筑材料、机械零件、电子电器、运动器械、家庭用品、包装等领域。因此，研发一种以聚碳酸酯为原料的塑木复合材料替代木材原料，不但可以很好地缓解当前木材紧缺的问题，而且其加工性能好，成本低，对环境耐受性强，适应范围广，性能稳定，便于推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合性能优异和环保性能好的高强阻燃耐老化的聚碳酸酯塑木复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高强阻燃耐老化的聚碳酸酯塑木复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚碳酸酯20%～30%、木质粉15%～30%、碳纤维6%～9%、硅灰石5%～12%、氰尿酸三聚氰胺5%～7%、纳米氢氧化铝5%～12%、ACR 6%～8%、增塑剂5%～8%、马来酸酐接枝聚乙烯2%～4%、烷基磺酸钠1%～2%、着剂1%～2%、光稳定剂944 0.5%～2%、抗氧剂1010 0.1%～0.5%、硬脂酸钙0.1%～1%。

所述聚碳酸酯为重均分子量在20000～40000g/mol的双酚A型芳香族聚碳酸酯。

所述木质粉是以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸秆为原料，经过清洁加工、并粉碎成100～300目的木质细粉。

所述碳纤维为表面经过高氯酸溶液改性氧化处理、且直径在3～30μm、长度在10～75cm范围的聚丙烯腈碳纤维。

所述硅灰石为表面经过硅烷偶联剂改性处理、且直径在3～30μm、长度在10～500μm范围内的纤维状硅灰石。

所述纳米氢氧化铝为表面经过硅烷偶联剂改性处理、且粒径在10～100nm的氢氧化铝纳米粒子。

所述ACR为甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物。

所述增塑剂为质量比1～3：1的邻苯二甲酸二丁酯与聚乙二醇的复配物。

所述着剂是以线性低密度聚乙烯为载体的白母粒、黑母粒、红母粒、蓝母粒、黄母粒、灰母粒中的一种。

上述的一种高强阻燃耐老化的聚碳酸酯塑木复合材料的制备方法，包括以下步骤： 

（1）、以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸秆为原料，经过分选、清洁以去除杂质后，通过粉碎机加工成100～300目的细粉，然后干燥至含水量在8%～12%，即得所述的木质粉；

（2）、将直径在3～30μm、长度在10～75cm范围的聚丙烯腈碳纤维加入质量浓度为98%的高氯酸溶液中，在60℃～90℃温度下超声处理30～120min，然后用去离子水冲洗至中性，再通过真空烘箱在80℃～150℃温度下干燥24～48h，即得所述的改性氧化处理的碳纤维；

（3）、按重量配比称取各组分，包括步骤（1）得到的干燥木质粉和步骤（2）得到的改性碳纤维，然后加入搅拌器中，于70℃～95℃温度下搅拌20～50min，待混合均匀后，出料；

（4）、将步骤（3）得到的物料加入双螺杆挤出机熔融挤入到成型模具中注模成型，即得本发明的一种高强阻燃耐老化的聚碳酸酯塑木复合材料。

本发明的有益效果是，本发明具有强度高、可塑性好、成本低、耐腐蚀性强等优点，而且阻燃性好，耐热稳定性高，防老化性能优良，易于加工，可替代木材适于建筑装修、家具制造、装璜等领域，并且无毒、环保，其应用效果好，便于推广。

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：

一种高强阻燃耐老化的聚碳酸酯塑木复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚碳酸酯20%、木质粉15%、碳纤维9%、硅灰石12%、氰尿酸三聚氰胺7%、纳米氢氧化铝12%、ACR 8%、增塑剂8%、马来酸酐接枝聚乙烯3%、烷基磺酸钠2%、着剂2%、光稳定剂944 1%、抗氧剂1010 0.5%、硬脂酸钙0.5%，所述聚碳酸酯为重均分子量在20000～40000g/mol的双酚A型芳香族聚碳酸酯，所述木质粉是以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸秆为原料，经过清洁加工、并粉碎成100～300目的木质细粉，所述碳纤维为表面经过高氯酸溶液改性氧化处理、且直径在3～30μm、长度在10～75cm范围的聚丙烯腈碳纤维，所述硅灰石为表面经过硅烷偶联剂改性处理、且直径在3～30μm、长度在10～500μm范围内的纤维状硅灰石，所述纳米氢氧化铝为表面经过硅烷偶联剂改性处理、且粒径在10～100nm的氢氧化铝纳米粒子，所述增塑剂为质量比1：1的邻苯二甲酸二丁酯与聚乙二醇的复配物，所述着剂是以线性低密度聚乙烯为载体的黑母粒。

制备方法：（1）、以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸秆为原料，经过分选、清洁以去除杂质后，通过粉碎机加工成100～300目的细粉，然后干燥至含水量在8%～12%，即得所述的木质粉；（2）、将直径在3～30μm、长度在10～75cm范围的聚丙烯腈碳纤维加入质量浓度为98%的高氯酸溶液中，在60℃～90℃温度下超声处理30～120min，然后用去离子水冲洗至中性，再通过真空烘箱在80℃～150℃温度下干燥24～48h，即得所述的改性氧化处理的碳纤维；（3）、按重量配比称取各组分，包括步骤（1）得到的干燥木质粉和步骤（2）得到的改性碳纤维，然后加入搅拌器中，于70℃～95℃温度下搅拌20～50min，待混合均匀后，出料；（4）、将步骤（3）得到的物料加入双螺杆挤出机熔融挤入到成型模具中注模成型，即得本发明的一种高强阻燃耐老化的聚碳酸酯塑木复合材料。

实施例2：

一种高强阻燃耐老化的聚碳酸酯塑木复合材料，其组分按质量百分数配比为：聚碳酸酯30%、木质粉30%、碳纤维6%、硅灰石5%、氰尿酸三聚氰胺5%、纳米氢氧化铝5%、ACR 6%、增塑剂5%、马来酸酐接枝聚乙烯2%、烷基磺酸钠1%、着剂2%、光稳定剂944 1.5%、抗氧剂1010 0.5%、硬脂酸钙1%，所述聚碳酸酯为重均分子量在20000～40000g/mol的双酚A型芳香族聚碳酸酯，所述木质粉是以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸秆为原料，经过清洁加工、并粉碎成100～300目的木质细粉，所述碳纤维为表面经过高氯酸溶液改性氧化处理、且直径在3～30μm、长度在10～75cm范围的聚丙烯腈碳纤维，所述硅灰石为表面经过硅烷偶联剂改性处理、且直径在3～30μm、长度在10～500μm范围内的纤维状硅灰石，所述纳米氢氧化铝为表面经过硅烷偶联剂改性处理、且粒径在10～100nm的氢氧化铝纳米粒子，所述增塑剂为质量比3：1的邻苯二甲酸二丁酯与聚乙二醇的复配物，所述着剂是以线性低密度聚乙烯为载体的灰母粒。

制备方法：（1）、以木材加工的边角余料、废旧木质产品回收品、农作物秸秆为原料，经过分选、清洁以去除杂质后，通过粉碎机加工成100～300目的细粉，然后干燥至含水量在8%～12%，即得所述的木质粉；（2）、将直径在3～30μm、长度在10～75cm范围的聚丙烯腈碳纤维加入质量浓度为98%的高氯酸溶液中，在60℃～90℃温度下超声处理30～120min，然后用去离子水冲洗至中性，再通过真空烘箱在80℃～150℃温度下干燥24～48h，即得所述的改性氧化处理的碳纤维；（3）、按重量配比称取各组分，包括步骤（1）得到的干燥木质粉和步骤（2）得到的改性碳纤维，然后加入搅拌器中，于70℃～95℃温度下搅拌20～50min，待混合均匀后，出料；（4）、将步骤（3）得到的物料加入双螺杆挤出机熔融挤入到成型模具中注模成型，即得本发明的一种高强阻燃耐老化的聚碳酸酯塑木复合材料。