[发明专利]一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料，及其制备工艺。

背景技术

木塑复合材料是以农业废弃物为主要原料，减少了植物秸杆和废旧塑料焚烧对环境造成的污染，具有环境友好性和可持续性的优点，广泛应用于建筑材料、家具、包装运输等行业。木塑复合材料的研究和应用对寻求木材替代材料具有重要意义。

杜凤在其硕士学位论文《碳纤维增强木纤维/聚乙烯复合材料的制备及性能硏究》中，分别使用短切碳纤维、连续长碳纤维代替木塑复合材料中部分木纤维，研究了碳纤维添加量、碳纤维表面处理、碳布木塑板组合工艺结构以及不同的加工工艺对复合材料力学性能和其他性能的影响。但是存在力学性能、冲击性能、阻燃性能不足。

本发明先将杨木粉研磨粉碎、过筛、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡处理，过滤、水洗、干燥后得到改性木纤维，改性后的木纤维在基体中的分散性好，相容性高，与基体的界面结合性能得到改善；且提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性，提高了复合材料的综合性能和耐热性。用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理后，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，相互间存在协同作用，得到复合阻燃剂，用于提高复合材料的阻燃性能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料及其制备工艺，依照该工艺制备的复合材料力学性能好，且具有良好的阻燃性能、抗静电性能。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

橡胶粉50-60，杨木粉40-50，高密度聚乙烯30-40，马来酸酐接枝聚乙烯3-6，碳纤维2-5，PE蜡2-3，聚磷酸铵6-9，三聚氰胺5-7，可膨胀石墨4-6，包覆红磷2-4，导电炭黑7-11，KH550、丙烯酸溶液、NaOH溶液、乙醇、乙二醇、蒸馏水适量。

一种含导电炭黑的抗静电型木橡塑三元复合材料，其特征在于，按以下步骤进行：

a. 将橡胶粉研磨粉碎，过60-100目筛，置于200-500W的微波下处理5-10min后，再1:10-20加入NaOH溶液中浸泡处理1-2h，抽滤、水洗至中性，90-100℃下干燥2-4h，待用；

b. 将杨木粉研磨粉碎，过20-40目筛后，放入鼓风干燥箱中于100-120℃干燥2-4h，1:10-20加入丙烯酸溶液中，浸泡处理1-3h后，过滤，再1:10-15加入KH550/乙醇溶液中，浸泡处理2-3h，过滤、水洗3-5次，于80-90℃烘箱中干燥3-6h，得改性木纤维；

c. 将a、b中所得物料与碳纤维、马来酸酐接枝聚乙烯机械搅拌混合1-2h，再与高密度聚乙烯混合加入高速混合机中，1:2-3投入PE蜡、KH550，在70-80℃下搅拌1-2h，混合均匀，待用；

d. 将聚磷酸铵、三聚氰胺放入反应釜中，升温至240-260℃反应3-4h后，过滤、乙二醇洗涤3-5次，在100-120℃下真空烘干，得活化改性聚磷酸铵，将其与可膨胀石墨、包覆红磷混合，研磨粉碎过100-200目筛，待用；

e. 将导电炭黑在100-110℃下烘干5-8h，1:5:10-20与KH550、乙醇混合，于60-70℃恒温水浴搅拌1-2h后，抽滤、水洗3-5次，产物在100-120℃烘箱中烘干后得改性导电炭黑，将其与c、d中所得物料倒入喂料斗，用双螺杆挤出机于150-175℃熔融挤出造粒，注塑成型，得木橡塑三元复合材料。

其中，步骤a中NaOH溶液浓度为1-3%；步骤b中丙烯酸溶液浓度为0.1-0.3mol/L；步骤b中所述KH550/乙醇溶液是将3-5份的KH550 1:5:90-100溶解于蒸馏水、乙醇中，并将溶液pH调节为3-5。

本发明的反应机理如下：

（1）先将杨木粉研磨粉碎、过筛、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡处理，过滤、水洗、干燥后得到改性木纤维，改性后的木纤维在基体中的分散性好，相容性高，与基体的界面结合性能得到改善；且提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性，提高了复合材料的综合性能和耐热性。

（2）用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理后，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，相互间存在协同作用，得到复合阻燃剂，用于提高复合材料的阻燃性能。