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CN105462177A - 一种耐高温阻燃竹塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温阻燃竹塑复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐高温阻燃竹塑复合材料及其制备方法。由以下成分制备而成：四溴双酚A环氧树脂、海因环氧树脂、竹纤维、硬脂酸、聚丙烯蜡、二亚乙基三胺、丁基羟基茴香醚、六氢邻苯二甲酸酐、二丁基羟基甲苯、聚硫橡胶、纳米二氧化钛、水。其制备方法为先将四溴双酚A环氧树脂、海因环氧树脂、竹纤维和水混合，用高速分散器高速分散，然后和剩余组分混合，低速分散反应，对反应物进行过滤，放入烘箱中干燥后加入双螺杆挤出机中挤出造粒即得。本发明的耐高温阻燃竹塑复合材料，具有高阻燃性，能耐受高温，适宜于在高温下工作，应用范围广泛。

Description

一种耐高温阻燃竹塑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种耐高温阻燃竹塑复合材料及其制备方法。
背景技术
随着我国经济和工业的快速发展，我国的不可再生资源变得越来越稀缺，而以这些资源为原辅料的塑料的应用却变得越来越广泛。一方面，我们缺乏原料，另一方面，以这些原料制得的塑料制品大部分都降解性差，严重污染了我国的环境。另外，随着科技的进步，人们对材料性能和功能的要求也越来越高，在此严峻的背景下，开发不再利用或更少的利用不可再生资源为原料的、更为环保的新材料，变得至关重要。我国是世界上竹材资源最为丰富的国家，竹材资源的开发和应用，在我国的经济发展中占有非常重要的地位。竹纤维硬度大、强度高，是作为工程结构复合材料的理想原料。竹塑复合材料也无疑将成为新一代节能、环保的优质材料，有着广阔的发展前景。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种耐高温阻燃竹塑复合材料，具有高阻燃性，能耐受高温，适宜于在高温下工作，应用范围广泛。
技术方案：一种耐高温阻燃竹塑复合材料，由以下成分以重量份制备而成：四溴双酚A环氧树脂30-40份、海因环氧树脂10-20份、竹纤维20-30份、硬脂酸1-2份、聚丙烯蜡2-5份、二亚乙基三胺1-2份、丁基羟基茴香醚0.1-0.2份、六氢邻苯二甲酸酐1-2份、二丁基羟基甲苯0.1-0.2份、聚硫橡胶1-2份、纳米二氧化钛1-2份、水20-30份。
进一步优选的，所述的一种耐高温阻燃竹塑复合材料，由以下成分以重量份制备而成：四溴双酚A环氧树脂33-38份、海因环氧树脂12-18份、竹纤维23-27份、硬脂酸1.3-1.7份、聚丙烯蜡3-4份、二亚乙基三胺1.3-1.7份、丁基羟基茴香醚0.13-0.17份、六氢邻苯二甲酸酐1.3-1.7份、二丁基羟基甲苯0.13-0.18份、聚硫橡胶1.2-1.8份、纳米二氧化钛1.3-1.8份、水22-28份。
上述耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将四溴双酚A环氧树脂、海因环氧树脂、竹纤维和水混合，用高速分散器在12000-15000rpm下高速分散4-5分钟；
步骤2：将步骤1所得混合物和剩余组分混合，在转速2000-4000rpm下分散反应20-30分钟；
步骤3：将步骤2所得反应物进行过滤，放入烘箱中在80-90℃下干燥48-50小时；
步骤4：将步骤3所得共混物加入双螺杆挤出机中，设定温度为220-230℃，螺杆转速为35-45r/min下进行挤出造粒。
进一步优选的，步骤1中转速为13000-14000rpm，分散时间为4.3-4.6分钟。
进一步优选的，步骤2中转速为2500-3500rpm，分散时间为23-27分钟。
进一步优选的，步骤3中烘箱温度为82-85℃，干燥时间为48.5-49.5小时。
进一步优选的，步骤4中挤出温度为222-225℃，螺杆转速为38-42r/min。
有益效果：本发明的耐高温阻燃竹塑复合材料具有较好的拉伸强度和冲击强度性能，最高可达33.79MPa和18.94KJ/m2；其阻燃等级也为V-0级，阻燃性非常好；热变形温度高达352℃，适宜于在高温下工作，大大拓宽了本发明的应用范围，并且以竹粉为部分原料后使本发明更为经济和环保。
具体实施方式
实施例1
一种耐高温阻燃竹塑复合材料，由以下成分以重量份制备而成：四溴双酚A环氧树脂30份、海因环氧树脂10份、竹纤维20份、硬脂酸1份、聚丙烯蜡2份、二亚乙基三胺1份、丁基羟基茴香醚0.1份、六氢邻苯二甲酸酐1份、二丁基羟基甲苯0.1份、聚硫橡胶1份、纳米二氧化钛1份、水20份。
上述耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法为：先将四溴双酚A环氧树脂、海因环氧树脂、竹纤维和水混合，用高速分散器在12000rpm下高速分散4分钟，然后和剩余组分混合，在转速2000rpm下分散反应20分钟，对反应物进行过滤，放入烘箱中在80℃下干燥48小时后加入双螺杆挤出机中，设定温度为220℃，螺杆转速为35r/min下进行挤出造粒。
实施例2
一种耐高温阻燃竹塑复合材料，由以下成分以重量份制备而成：四溴双酚A环氧树脂35份、海因环氧树脂15份、竹纤维25份、硬脂酸1.5份、聚丙烯蜡3.5份、二亚乙基三胺1.5份、丁基羟基茴香醚0.15份、六氢邻苯二甲酸酐1.5份、二丁基羟基甲苯0.15份、聚硫橡胶1.5份、纳米二氧化钛1.5份、水25份。
上述耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法为：先将四溴双酚A环氧树脂、海因环氧树脂、竹纤维和水混合，用高速分散器在13500rpm下高速分散4.5分钟，然后和剩余组分混合，在转速3000rpm下分散反应25分钟，对反应物进行过滤，放入烘箱中在85℃下干燥49小时后加入双螺杆挤出机中，设定温度为225℃，螺杆转速为40r/min下进行挤出造粒。
实施例3
一种耐高温阻燃竹塑复合材料，由以下成分以重量份制备而成：四溴双酚A环氧树脂40份、海因环氧树脂20份、竹纤维30份、硬脂酸2份、聚丙烯蜡5份、二亚乙基三胺2份、丁基羟基茴香醚0.2份、六氢邻苯二甲酸酐2份、二丁基羟基甲苯0.2份、聚硫橡胶2份、纳米二氧化钛2份、水30份。
上述耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法为：先将四溴双酚A环氧树脂、海因环氧树脂、竹纤维和水混合，用高速分散器在15000rpm下高速分散5分钟，然后和剩余组分混合，在转速4000rpm下分散反应30分钟，对反应物进行过滤，放入烘箱中在90℃下干燥50小时后加入双螺杆挤出机中，设定温度为230℃，螺杆转速为45r/min下进行挤出造粒。
实施例4
一种耐高温阻燃竹塑复合材料，由以下成分以重量份制备而成：四溴双酚A环氧树脂33份、海因环氧树脂12份、竹纤维23份、硬脂酸1.3份、聚丙烯蜡3份、二亚乙基三胺1.3份、丁基羟基茴香醚0.13份、六氢邻苯二甲酸酐1.3份、二丁基羟基甲苯0.13份、聚硫橡胶1.2份、纳米二氧化钛1.3份、水22份。
上述耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法为：先将四溴双酚A环氧树脂、海因环氧树脂、竹纤维和水混合，用高速分散器在13000rpm下高速分散4.3分钟，然后和剩余组分混合，在转速2500rpm下分散反应23分钟，对反应物进行过滤，放入烘箱中在82℃下干燥48.5小时后加入双螺杆挤出机中，设定温度为222℃，螺杆转速为38r/min下进行挤出造粒。
实施例5
一种耐高温阻燃竹塑复合材料，由以下成分以重量份制备而成：四溴双酚A环氧树脂38份、海因环氧树脂18份、竹纤维27份、硬脂酸1.7份、聚丙烯蜡4份、二亚乙基三胺1.7份、丁基羟基茴香醚0.17份、六氢邻苯二甲酸酐1.7份、二丁基羟基甲苯0.18份、聚硫橡胶1.8份、纳米二氧化钛1.8份、水28份。
上述耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法为：先将四溴双酚A环氧树脂、海因环氧树脂、竹纤维和水混合，用高速分散器在14000rpm下高速分散4.6分钟，然后和剩余组分混合，在转速3500rpm下分散反应27分钟，对反应物进行过滤，放入烘箱中在85℃下干燥49.5小时后加入双螺杆挤出机中，设定温度为225℃，螺杆转速为42r/min下进行挤出造粒。
对比例1
本实施例与实施例5的区别在于不含有海因环氧树脂，以四溴双酚A环氧树脂代替。具体地说是：
一种耐高温阻燃竹塑复合材料，由以下成分以重量份制备而成：四溴双酚A环氧树脂56份、竹纤维27份、硬脂酸1.7份、聚丙烯蜡4份、二亚乙基三胺1.7份、丁基羟基茴香醚0.17份、六氢邻苯二甲酸酐1.7份、二丁基羟基甲苯0.18份、聚硫橡胶1.8份、纳米二氧化钛1.8份、水28份。
上述耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法为：先将四溴双酚A环氧树脂、竹纤维和水混合，用高速分散器在14000rpm下高速分散4.6分钟，然后和剩余组分混合，在转速3500rpm下分散反应27分钟，对反应物进行过滤，放入烘箱中在85℃下干燥49.5小时后加入双螺杆挤出机中，设定温度为225℃，螺杆转速为42r/min下进行挤出造粒。
对比例2
本实施例与实施例5的区别在于不含有聚硫橡胶和纳米二氧化钛。具体地说是：
一种耐高温阻燃竹塑复合材料，由以下成分以重量份制备而成：四溴双酚A环氧树脂38份、海因环氧树脂18份、竹纤维27份、硬脂酸1.7份、聚丙烯蜡4份、二亚乙基三胺1.7份、丁基羟基茴香醚0.17份、六氢邻苯二甲酸酐1.7份、二丁基羟基甲苯0.18份、水28份。
上述耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法为：先将四溴双酚A环氧树脂、海因环氧树脂、竹纤维和水混合，用高速分散器在14000rpm下高速分散4.6分钟，然后和剩余组分混合，在转速3500rpm下分散反应27分钟，对反应物进行过滤，放入烘箱中在85℃下干燥49.5小时后加入双螺杆挤出机中，设定温度为225℃，螺杆转速为42r/min下进行挤出造粒。
将各实施例与对比例作对比，对比结果如下表1：
表1耐高温阻燃竹塑复合材料的性能指标
产品名称 拉伸强度(MPa) 冲击强度(KJ/m2) 阻燃等级UL-94 热变形温度（℃）
实施例1 32.19 17.34 V-0 333
实施例2 33.05 18.04 V-0 345
实施例3 33.24 18.14 V-0 347
实施例4 32.87 17.83 V-0 340
实施例5 33.79 18.94 V-0 352
对比例1 30.73 16.21 V-1 327
对比例2 32.94 18.69 V-0 301
从表1可知，实施例1-5的拉伸强度和冲击强度都较高，从最佳实施例5可以看到，高达33.79MPa和18.94KJ/m2；其阻燃等级也都为V-0级，说明其阻燃性非常好；热变形温度高达352℃，适宜于在高温下工作，拓宽了工作范围。同对比例1相比，发现对比例1的各项指标都有所下降，尤其是阻燃等级降到了V-1，说明海因环氧树脂对本发明的阻燃效果有很大的贡献。同对比例2相比，发现对比例2的热变形温度有明显的下降，说明聚硫橡胶和纳米二氧化钛能大大提高本发明产品的耐高温性。

Claims (7)

1.一种耐高温阻燃竹塑复合材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：四溴双酚A环氧树脂30-40份、海因环氧树脂10-20份、竹纤维20-30份、硬脂酸1-2份、聚丙烯蜡2-5份、二亚乙基三胺1-2份、丁基羟基茴香醚0.1-0.2份、六氢邻苯二甲酸酐1-2份、二丁基羟基甲苯0.1-0.2份、聚硫橡胶1-2份、纳米二氧化钛1-2份、水20-30份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温阻燃竹塑复合材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：四溴双酚A环氧树脂33-38份、海因环氧树脂12-18份、竹纤维23-27份、硬脂酸1.3-1.7份、聚丙烯蜡3-4份、二亚乙基三胺1.3-1.7份、丁基羟基茴香醚0.13-0.17份、六氢邻苯二甲酸酐1.3-1.7份、二丁基羟基甲苯0.13-0.18份、聚硫橡胶1.2-1.8份、纳米二氧化钛1.3-1.8份、水22-28份。
3.权利要求1至2任一项所述的一种耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将四溴双酚A环氧树脂、海因环氧树脂、竹纤维和水混合，用高速分散器在12000-15000rpm下高速分散4-5分钟；
步骤2：将步骤1所得混合物和剩余组分混合，在转速2000-4000rpm下分散反应20-30分钟；
步骤3：将步骤2所得反应物进行过滤，放入烘箱中在80-90℃下干燥48-50小时；
步骤4：将步骤3所得共混物加入双螺杆挤出机中，设定温度为220-230℃，螺杆转速为35-45r/min下进行挤出造粒。
4.根据权利要求3所述的一种耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中转速为13000-14000rpm，分散时间为4.3-4.6分钟。
5.根据权利要求3所述的一种耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中转速为2500-3500rpm，分散时间为23-27分钟。
6.根据权利要求3所述的一种耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中烘箱温度为82-85℃，干燥时间为48.5-49.5小时。
7.根据权利要求3所述的一种耐高温阻燃竹塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4中挤出温度为222-225℃，螺杆转速为38-42r/min。
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