[发明专利]一种金属硼磷酸铵盐阻燃抑烟木塑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制造技术领域，特别是涉及一种具有金属硼磷酸铵盐的阻燃抑烟木塑复合材料，以及涉及一种金属硼磷酸铵盐阻燃抑烟木塑复合材料的制备方法。

背景技术

木塑复合材料是一类以纤维、粉末等形态的木质纤维材料(WF)作为填充或增强材料，以热塑性塑料为基体材料，添加各类助剂经挤出、热压、模压或注塑等多种加工手段复合而制成的一类新型复合材料。常用的热塑性塑料基体包括聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚苯乙烯(PS)及聚氯乙烯(PVC)等。未进行防火阻燃处理的木塑复合材料易燃烧，且燃烧热值较大，同时采用PS及PVC塑料基体的木塑复合材料燃烧时会产生大量的浓烟及毒气，因此在木塑复合材料高速发展，且其应用已逐步拓展到建筑门窗、室内装饰、家具等对防火安全要求较高的领域时，提高材料的阻燃抑烟性已成为该材料进一步发展的必然要求。

目前，在对木塑复合材料阻燃的研究中，研究者多采用聚磷酸铵(APP)为代表的膨胀阻燃体系，如公开号为CN101143952A的中国发明专利公开了一种阻燃抑烟型木塑复合材料，公开号为CN 102617915A的中国发明专利公开了一种防霉变无卤阻燃抑烟木塑复合材料及其制备方法，公开号为CN 1011730709A的中国发明专利公开了一种木质纤维-聚氯乙烯复合材料及其制备方法，均采用APP制备无卤阻燃木塑复合材料，但APP对材料的抑烟效果较差，同时其在材料中的添加量通常较大，不仅提高了材料的制造成本更较大程度上损害了阻燃材料的机械性能；此外，现有技术中所采用的阻燃抑烟剂具有较强的酸性或碱性，具有一定的腐蚀性，在生产及使用中具有一定的不利影响，尤其当用于与金属材料接触的产品阻燃时对金属材料制品具有一定的副作用。

现有技术中缺少并需要一种阻燃抑烟剂添加量小、阻燃抑烟效率高、机械性能更好、无毒害污染，并性能温和有利于在建筑门窗、卫浴设施、室内外家具中使用的阻燃抑烟木塑复合材料；同时也缺少一种金属硼磷酸铵盐阻燃抑烟木塑复合材料的制备方法。

发明内容

基于现有阻燃木塑复合材料技术中描述的阻燃剂添加量大，严重影响木塑材料机械性能，阻燃抑烟效率低等缺点，而提供了一种具有金属硼磷酸铵盐的阻燃抑烟木塑复合材料。

本发明具有金属硼磷酸铵盐的阻燃抑烟木塑复合材料，按重量份数比由100～300份的热塑性塑料、100～600份的木质纤维、0～6份热稳定剂、0.75～20份的润滑剂、4.5～80份的偶联剂、5～15份金属硼磷酸铵盐阻燃抑烟剂经熔融复合，一步成型加工制成。

所述金属硼磷酸铵盐阻燃抑烟剂为(NH₄)[ZnBP₂O₈]，(NH₄)₁₆[Zn₁₆B₈P₂₄O₉₆]，NH₄·M[BP₂O₈(OH)](其中M＝Fe、Al、Sc、In或Ga)和NH₄·(M)(H₂O)₂[BP₂O₈]·H₂O(其中M＝Zn、Cu、Fe、Ni、Mg、Mn、Co、Ca或Cd)中的一种或几种。

所述的热塑性塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯热塑性树脂或其废旧塑料，既可以是单一塑料，也可以是上述二种或三种塑料的混合物。

本发明金属硼磷酸铵盐阻燃抑烟剂是基于经典的水热合成法，并结合新兴的硼酸熔融法易于引进硼原子的特点，分别在过量硼源(硼酸)，金属源(金属氧化物，金属卤化物，金属含氧酸盐类，包括金属硫酸盐，金属醋酸盐及金属卤酸盐中的一种或几种)，铵源((NH₄)₂HPO₄)以及一定量的去离子水在一定温度及反应时间下生成的。

优选地，所述硼源、金属源、铵源中原料配比按照金属M与元素磷P的摩尔比为1:4≤M:P≤1:1，M：P最佳摩尔比为1:2.2。

优选地，元素B与元素磷P摩尔比为3:1≤B:P≤8:1，B与P最佳摩尔比为5:1。

优选地，去离子水与元素磷的摩尔比为5:1≤H₂O:P≤10:1，H₂O与P最佳摩尔比为8:1。

优选地，准确称量上述一定摩尔配比的硼源、金属源、铵源以及去离子水，将其直接加入到聚四氟乙烯反应釜中。