木塑发泡板(高附加值阻燃抗菌塑木复合材料)

Posted 2023-05-29

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木塑发泡板(高附加值阻燃抗菌塑木复合材料)

随着科学技术进步与材料领域研究的深入，大量的通用和工程塑料种类被合成、研究、开发及市场应用。相对于金属、石材、木材，塑料制品具有成本低、可塑性强等优点。其中，木塑复合材料的开发便是以上述工程、通用塑料为基体，通过与增强相(植物纤维、纳米纤维素、生物质炭等)进行熔融共混，利用适当的复合材料成型方式(热压、挤出、注射、压延、吹塑)制备而成的兼具增强相和基体优势的新型复合材料。由于木塑复合材料具有抗强酸强碱，不易变形，力学性能优异，耐磨、耐环境、耐老化性能，尺寸稳定，以及成本低、来源广泛的优势，是当今的环境友好型材料，被广泛应用于家具、包装、窗框、汽车内饰等。

然而，经过传统木塑复合材料基体的研究可以发现，以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等塑料作为基体，其制备的复合材料中热塑性聚合物的低导热性、高热容量和发射率可能会大大增加其火灾危险性。同时，木塑复合材料中天然纤维的芯吸效应极大地加速了火势的蔓延，在发生火灾时会造成烧伤。这一固有缺陷限制了木塑复合材料在要求严格的领域中的进一步应用。因此，迫切需要同步开发具有优异阻燃性能的新型木塑复合材料。

另外，在当代社会，人们也在遭受众多电子设备带来的电磁波威胁。电磁波会危害人体的中枢神经系统，以及对机体的免疫功能和心血管系统都有一定的影响。同时发现，在日常生活中，微生物污染对人们的日常生活也造成了较大影响。研究表明，较差的环境易导致较高的微生物浓度，过高的微生物浓度会导致人的居住环境产生污染，例如家居装饰材等可能会发生霉变，产生臭味等情况，污染人们的居住环境。因此，研制并使用高性能的屏蔽和抗菌材料也迫在眉睫。

光盘是21世纪信息时代的重要产物。我国是光盘的生产和消费大国，在我国，对于废旧光盘的处理大多是集中焚烧或填埋，这不仅会浪费光盘中的有益资源，还会造成一定的环境污染。关于废旧光盘成分，目前的焦点在反射层金属和PC层聚碳酸酯上。经本发明实验发现，聚碳酸酯基体具有一定的阻燃性、耐磨性及抗氧化性；且光盘中的反射层金属价值高且用途广泛，Ag与Cu含量最大，而金属Ag与Cu具有较高的电导率，可有效提高复合材料的电磁屏蔽性能。另一方面，金属离子还天然具有抗菌作用。据此，若能以回收的废旧光盘为原料进行木塑复合材料的制备，不仅能促进废旧光盘的资源转化，缓解环境压力，还能有效提高材料的屏蔽、阻燃与抗菌性能。

公开专利显示：⑴采用光盘基体作为塑料基体替代传统工程塑料进行复合材料制备研究，为资源的回收、二次利用和新型木塑复合材料的研究提供理论基础；且其中的聚碳酸酯基体具有阻燃性、耐磨性及抗氧化性；光盘中的反射层金属价值高且用途广泛，Ag与Cu含量最大，而金属Ag与Cu具有较高的电导率，从而提高了复合材料的电磁屏蔽性能；另一方面，金属离子还天然具有抗菌作用，其中Ag+与Cu2+是目前最常见的一种金属离子抗菌剂。

(2)麻栎木是壳斗科、栎属植物落叶乔木，属阔叶材的一种，为环孔材，是一种较好的薪炭材料，我国具有较为丰富的麻栎木资源。利用麻栎木作为原料制备麻栎木炭与塑料基体制备复合材料，将有效地实现麻栎木炭高附加值的转化，同时对缓解我国珍贵优质木材资源短缺有重要意义；并且，利用麻栎木生物质材料制备复合材料，还具有质量轻、电导率高、比表面积大、孔隙结构丰富、化学性质稳定等优点。

(3)采用三聚氰胺甲醛树脂处理木块麻栎木，因三聚氰胺甲醛树脂具有耐磨、防水等特性，广泛应用于粘合剂、阻燃涂料、室外板材保护等领域，可进一步提高复合材料的阻燃性能。

(4)本发明利用偶氮二甲酰胺发泡剂改善木塑复合材料的微孔结构，在发泡过程中，微孔结构的形成和发展包括三个基本步骤：成核、细胞生长和稳定。偶氮二甲酰胺在化学发泡剂中，因其高气体性能以及将其分解温度与聚合物加工温度相匹配的可能性而被广泛使用。

(5)利用壳聚糖‑银纳米颗粒对麻栎木炭进行修饰处理，不仅可以增加银纳米微粒在水溶液体系中的稳定性，而且壳聚糖与银纳米微粒的协同抗菌效应有效增强了其抗菌性，相比于一般的抗菌防腐剂，壳聚糖‑银纳米颗粒具有低毒、高效、环保等优点，对人体不会产生危害，提高了其在家具、地板等领域的进一步发展，构建更加健康的居住环境。

(6)利用辐照或添加核‑壳结构弹性体丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯共聚物(MBS)的方式改性复合材料，不仅解决了复合材料界面结合的问题，并提高了其熔融指数，同时还获得良好的阻燃效果，进一步提高复合材料产品的附加价值。