[发明专利]一种层层自组装阻燃木塑复合材料的制备方法

说明书

一种层层自组装阻燃木塑复合材料的制备方法，本发明涉及阻燃木塑复合材料的制备方法。本发明要解决现有改善WPC阻燃性能的方法，或存在WPC中添加较高填充量的阻燃剂，导致复合材料的粘度和模量发生变化，使得加工困难且增加生产成本；或存在浸渍处理木纤维对样品的尺寸有严格要求，溶液易交叉污染，随着浸渍次数的增加溶液浓度降低，且压制工艺复杂，不适合工业化生产的问题。方法：一、低温等离子体处理；二、配制支化的聚乙烯亚胺阳离子溶液；三、配制阳离子分散液；四、配制阴离子分散液；五、层层自组装。

技术领域

本发明涉及阻燃木塑复合材料的制备方法。

背景技术

木塑复合材料(WPC)因兼具木材和塑料的优点而受到越来越多的关注，其需求量也在不断增加。木塑复合材料被广泛应用于室外装修领域，现有研究希望进一步扩展其应用领域，尤其是室内装饰方面。

然而，木塑复合材料中的木纤维和热塑性聚合物易燃且燃烧时会产生烟雾，这严重限制了其在人口稠密地区大面积使用。现有技术中已经采用如下几种方法来改善WPC的阻燃性：①、在原料中添加单组分或复合阻燃剂和抑烟剂；②、将含P/N/Si/B/Zn/Fe/Al等元素阻燃剂渗透到木纤维中；③、对WPC进行表面阻燃处理。然而，在WPC中添加阻燃剂，要求较高的填充量，将不可避免地导致最终复合材料的粘度和模量发生变化，使得加工困难且增加生产成本。浸渍处理木纤维常伴随着复杂的压制工艺，并不适合工业化生产。显然，表面改性法制备阻燃WPC是一种高效便捷的方式。

公开号为CN 110003677 A的专利公开了一种无卤阻燃聚丙烯木塑复合材料及其制备方法，通过添加聚磷酸铵(APP)显著提高木塑复合材料阻燃性能。公开号为CN106752055 A采用在植物纤维和塑料预混物表面层层自组装，即依次将纳米晶态纤维素、聚磷酸铵、纳米二氧化硅聚电解质喷涂在植物纤维和塑料预混物表面，在经过挤出得到阻燃木塑复合材料，该方案实质仍为在原料中添加含量为15％～25％的阻燃剂。公开号为CN108192130A公开了一种自组装型阻燃竹塑复合材料，将该竹塑复合材料在H₂Ti₂O₅·H₂O纳米管/γ-氨丙基三乙氧基硅烷分散液和聚苯乙烯磺酸钠溶液中替浸泡若干次，交替浸渍对样品的尺寸有严格要求，且不可避免地导致溶液交叉污染，随着浸渍次数的增加溶液浓度降低。显然，这种低效且缺点众多的方法并不适用于规模化生产。

发明内容

本发明要解决现有改善WPC阻燃性能的方法，或存在WPC中添加较高填充量的阻燃剂，导致复合材料的粘度和模量发生变化，使得加工困难且增加生产成本；或存在浸渍处理木纤维对样品的尺寸有严格要求，溶液易交叉污染，随着浸渍次数的增加溶液浓度降低，且压制工艺复杂，不适合工业化生产的问题，而提供一种层层自组装阻燃木塑复合材料的制备方法。

一种层层自组装阻燃木塑复合材料的制备方法，它是按以下步骤完成的：

一、低温等离子体处理：

将木塑复合材料打磨，以去除表面覆盖的塑料，然后清洗并干燥，得到处理后的样品，将处理后的样品置于低温等离子体设备下，在氧气气氛及处理功率为600W～1000W的条件下，样品每平方厘米处理时长为2s～3s，得到低温等离子体处理后的样品；

二、配制支化的聚乙烯亚胺阳离子溶液：

将支化的聚乙烯亚胺溶于去离子水中，并调节pH至9～10，在室温下搅拌均匀，得到支化的聚乙烯亚胺阳离子溶液；

所述的支化的聚乙烯亚胺的质量与去离子水的体积比为1g:(50～200)mL；

三、配制阳离子分散液：

将多壁碳纳米管或改性的多壁碳纳米管加入到支化的聚乙烯亚胺阳离子溶液中，并在功率为800W～1000W的条件下，利用超声波细胞粉碎仪处理30min～60min，得到阳离子分散液；