[发明专利]一种油茶果壳基阻燃复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于木塑复合材料领域，尤其涉及一种油茶果壳基阻燃复合材料及其制备方法。

背景技术

木质复合材料是指以木质原料或植物原料为主，与其他材料经复合后制备成的具有特殊微观结构及性能的新型复合材料。20世纪中期，全球经济迅猛增长和人口大爆炸给地球造成了前所未有的负担，发展“低碳经济”成为国际社会的发展主题，面对人类社会日益增长的发展需求，单一的木材制品或木质材料使得市场供不应求的窘况愈演愈烈，森林资源储量直线下降，此时木质复合材料应运而生并迅速占领了市场。

在木质资源供不应求、农林剩余物寻求多种合理利用途径的现实背景下，20世纪初专家学者们尝试将农林剩余物制作成人造板材，这样一来既缓解了林业发展因原料短缺面临的压力，又为丰富的农林剩余物资源提供了有效的利用途径。油茶果壳作为一种农林剩余物，理论上也是可以制备成木质复合材料的，然而油茶果壳属于易燃类材料，具有有焰燃烧时间较长、热释放总量较高的特点，将其直接应用在木质复合材料中会存在消防安全隐患。这就对油茶果壳制成的木质复合材料提出了更高的阻燃要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种阻燃复合材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种油茶果壳基阻燃复合材料，所述阻燃复合材料主要由改性油茶果壳粉和聚丙烯复合而成。

上述的阻燃复合材料，优选的，所述改性油茶果壳粉是指油茶果壳粉依次经硼酸、偶联剂进行改性得到的；所述油茶果壳粉占阻燃复合材料的质量含量为30％-70％。本发明采用硼酸和偶联剂进行二次改性，可以协同增加复合材料的阻燃性。

上述的阻燃复合材料，优选的，所述偶联剂选自KH550、KH560、KH570中的一种或几种。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的阻燃复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将油茶果壳粉置于硼酸溶液中处理后，再置于干燥箱中干燥完全，得到硼酸处理的油茶果壳粉；

(2)将所述硼酸处理的油茶果壳粉置于偶联剂的乙醇溶液中混合均匀，静置，干燥，得到改性的油茶果壳粉；

(3)将待混炼机升温至148-176℃，将所述改性的油茶果壳粉和聚丙烯置于混炼机上混合均匀，冷却，造粒，热压成型，即得到所述阻燃复合材料。

上述的制备方法，优选的，所述硼酸溶液中硼酸的质量为阻燃复合材料质量的3％-7％。

上述的制备方法，优选的，所述偶联剂的用量为阻燃复合材料质量的1％-5％。

上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，干燥的温度为103±2℃；所述步骤(2)中，干燥的温度为103±2℃，干燥的时间为8h-24h；静置的时间为12-24h。

上述的制备方法，优选的，所述热压成型过程中，热压温度为150-190℃，热压压力为3-5MPa，热压时间为15min。

上述的制备方法，优选的，所述油茶果壳粉是将油茶果壳经挑选除杂后，用植物粉碎机粉碎后过40-100目筛得到的。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明采用硼酸和偶联剂进行改性油茶果壳粉，使得复合材料的起始分解温度降低，残炭率增加，对油茶果壳粉/聚丙烯复合材料的热解阶段有一定的抑制作用和促进成炭的效果；促进炭层的形成，能有效缓解热传递和减少烟尘的生成，进而进一步起到了一定的阻燃和抑烟作用。

(2)本发明采用硼酸和偶联剂进行改性油茶果壳粉，能够缓解与抑制复合材料热解燃烧，抑制烟的释放，烟释放速率峰值推迟，峰值降低，烟释放总量减少。

(3)本发明采用硼酸和偶联剂进行改性油茶果壳粉，能够改善复合材料的热解过程CO的生成，在实际运用中可以降低材料燃烧对环境与人体的伤害，CO生成速率曲线出峰时间推迟，峰值降低。

(4)本发明采用硼酸和偶联剂进行改性油茶果壳粉，可以优化利用油茶果壳，改变现有油茶果壳利用途径高污染、多浪费、使用低效的缺点。

(5)本发明采用油茶果壳粉制备成阻燃复合材料，为油茶果壳提供了一种新的用途；同时，油茶果壳材料自身强度较大，采用油茶果壳粉制成的阻燃复合材料相比于秸秆制成的阻燃复合材料，其力学性能更好。