本發(fā)明涉及阻燃木塑復合材料領域，具體涉及一種通過層層自組裝技術制備阻燃木塑復合材料的方法。
背景技術：
隨著木塑復合材料在室內應用領域的不斷擴大，該復合材料的防火安全性逐漸開始受到重視。木塑復合材料的阻燃常采用無機阻燃劑、含鹵阻燃劑、含磷阻燃劑、納米材料等。聚磷酸銨是木塑復合材料中常用的阻燃劑，可單獨使用亦可復配使用。專利ZL 201210177607.8采用納米二氧化硅作為聚磷酸銨的阻燃協(xié)效劑提高木塑復合材料的阻燃性。但是，無法解決納米二氧化硅與聚磷酸銨分散不均勻、與基體材料的界面相容性差，造成阻燃效率下降的問題。公開發(fā)明專利CN 105034108 A進一步采用納米晶態(tài)纖維素為分散相制備高分散性聚磷酸銨膠體。與單獨采用聚磷酸銨相比，改性后聚磷酸銨分散性提高，但是，無法解決膠體吸濕性強、熱穩(wěn)定性下降和阻燃效率下降的問題。
層層自組裝技術是基于相反電荷聚電解質的物理吸附作用，在固體表面交替沉積而成多層膜的一種技術。近年來，利用該方法將適合的陽離子聚電解質與含磷陰離子聚電解質復配成功構建了集碳源、酸源和氣源為一體的膨脹型阻燃膜。納米晶態(tài)纖維素、聚磷酸銨、納米二氧化硅在一定條件下均能制成聚電解質用以材料的層層自組裝。公開發(fā)明專利CN106003887A采用層層自組裝技術，以納米晶態(tài)纖維素為基體制備膨脹型復合阻燃膜。然而，膨脹型阻燃膜的效果往往是建立在高質量含量基礎上的，進一步提高阻燃效率，降低質量含量，改善與基體材料的相容性是追求的目標。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的：提供一種通過層層自組裝技術制備阻燃木塑復合材料的方法。
本發(fā)明的技術解決方案：利用納米晶態(tài)纖維素、聚磷酸銨、納米二氧化硅在一定條件下可制成聚電解質，采用層層自組裝依次將納米晶態(tài)纖維素、聚磷酸銨、納米二氧化硅聚電解質噴涂至植物纖維和塑料預混物的表面，然后將自組裝后的預混物干燥、塑煉、成型和冷卻，得到阻燃木塑復合材料。具體制備方法如下：
(1)按質量比(1～5)∶(0.1～0.5)∶100稱取納米晶態(tài)纖維素、改性劑A、去離子水，在20～40℃超聲分散2～4h，得到陽離子納米晶態(tài)纖維素聚電解質水溶液；
(2)按質量比(10～15)∶100稱取聚磷酸銨、去離子水，在20～40℃充分攪拌1～2h，得到陰離子聚磷酸銨聚電解質水溶液；
(3)按質量比(0.2～1.0)∶(0.02～0.1)∶100稱取納米二氧化硅、改性劑B、去離子水，在20～40℃充分攪拌反應1～2h，得到陽離子納米二氧化硅聚電解質水溶液；
(4)按質量比(30～45)∶100稱取植物纖維、塑料進行初混，在50～60℃干燥2～4h，得到植物纖維和塑料的預混物，依次將步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)的陰陽聚電解質水溶液均勻噴涂在預混物上，并在＜70℃干燥烘干，即形成層層自組裝的預混物，并使形成的預混物中，納米晶態(tài)纖維素、聚磷酸銨、納米二氧化硅質量分別占預混物的0.02～0.06％、15～25％、0.01～0.05％；
(5)將步驟(4)干燥好的預混物經塑煉、成型、冷卻，制成阻燃木塑復合材料；
所述的改性劑A選自氨基磺酸鈉、氯化鈉、氯化銨，所述的改性劑B選自聚乙烯亞胺、聚乙烯基胺、十八烷基胺。
本發(fā)明的優(yōu)點：該方法利用納米晶態(tài)纖維素的高分散性、高反應活性，提高其與材料的界面結合強度，通過層層自組裝技術將納米晶態(tài)纖維素、聚磷酸銨和納米二氧化硅聚電解質依次組裝，形成預混物/納米晶態(tài)纖維素/聚磷酸銨/納米二氧化硅結構，置聚磷酸銨于結構的芯層，鎖住聚磷酸銨，控制其流失。同時，利用納米晶態(tài)纖維素、聚磷酸銨、納米二氧化硅三者之間的阻燃協(xié)同性，提高木塑復合材料的阻燃性能。性能測試表明：以陰陽聚電解質層層自組裝制備得到的木塑復合材料氧指數(shù)為24.2～30.1％，平均熱釋放速率為85.3～105kW/m2。
具體實施方式
實施例1，
(1)按質量比5∶0.5∶100稱取納米晶態(tài)纖維素、氨基磺酸鈉、去離子水，在20～40℃超聲分散2～4h，得到陽離子納米晶態(tài)纖維素聚電解質水溶液；
(2)按質量比10∶100稱取聚磷酸銨、去離子水，在20～40℃充分攪拌1～2h，得到陰離子聚磷酸銨聚電解質水溶液；
(3)按質量比0.5∶0.05∶100稱取納米二氧化硅、聚乙烯亞胺、去離子水，在20～40℃充分攪拌反應1～2h，得到陽離子納米二氧化硅聚電解質水溶液；
(4)按質量比40∶100稱取植物纖維、塑料進行初混，在50～60℃干燥2～4h，得到植物纖維和塑料的預混物，依次將步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)的陰陽聚電解質水溶液均勻噴涂在預混物上，并在＜70℃干燥烘干，即形成層層自組裝的預混物，并使形成的預混物中，納米晶態(tài)纖維素、聚磷酸銨、納米二氧化硅質量分別占預混物的0.05％、20％、0.05％，
(5)將步驟(4)干燥好的預混物經塑煉、成型、冷卻，制成阻燃木塑復合材料。
性能測試表明：木塑復合材料的氧指數(shù)為26.5％，平均熱釋放速率為105kW/m2。
實施例2，
(1)按質量比1∶0.1∶100稱取納米晶態(tài)纖維素、氯化鈉、去離子水，在20～40℃超聲分散2～4h，得到陽離子納米晶態(tài)纖維素聚電解質水溶液；
(2)按質量比15∶100稱取聚磷酸銨、去離子水，在20～40℃充分攪拌1～2h，得到陰離子聚磷酸銨聚電解質水溶液；
(3)按質量比0.2∶0.02∶100稱取納米二氧化硅、聚乙烯基胺、去離子水，在20～40℃充分攪拌反應1～2h，得到陽離子納米二氧化硅聚電解質水溶液；
(4)按質量比30∶100稱取植物纖維、塑料進行初混，在50～60℃干燥2～4h，得到植物纖維和塑料的預混物，依次將步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)的陰陽聚電解質水溶液均勻噴涂在預混物上，并在＜70℃干燥烘干，即形成層層自組裝的預混物，并使形成的預混物中，納米晶態(tài)纖維素、聚磷酸銨、納米二氧化硅質量分別占預混物的0.02％、15％、0.01％；
(5)將步驟(4)干燥好的預混物經塑煉、成型、冷卻，制成阻燃木塑復合材料；
性能測試表明：木塑復合材料的氧指數(shù)為24.2％，平均熱釋放速率為101.2kW/m2。
實施例3，
(1)按質量比2.5∶0.25∶100稱取納米晶態(tài)纖維素、氨基磺酸鈉、去離子水，在20～40℃超聲分散2～4h，得到陽離子納米晶態(tài)纖維素聚電解質水溶液；
(2)按質量比12∶100稱取聚磷酸銨、去離子水，在20～40℃充分攪拌1～2h，得到陰離子聚磷酸銨聚電解質水溶液；
(3)按質量比1.0∶0.1∶100稱取納米二氧化硅、十八烷基胺、去離子水，在20～40℃充分攪拌反應1～2h，得到陽離子納米二氧化硅聚電解質水溶液；
(4)按質量比45∶100稱取植物纖維、塑料進行初混，在50～60℃干燥2～4h，得到植物纖維和塑料的預混物，依次將步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)的陰陽聚電解質水溶液均勻噴涂在預混物上，并在＜70℃干燥烘干，即形成層層自組裝的預混物，并使形成的預混物中，納米晶態(tài)纖維素、聚磷酸銨、納米二氧化硅質量分別占預混物的0.06％、25％、0.05％；
(5)將步驟(4)干燥好的預混物經塑煉、成型、冷卻，制成阻燃木塑復合材料；
性能測試表明：木塑復合材料的氧指數(shù)為30.1％，平均熱釋放速率為85.3kW/m2。
實施例4，
(1)按質量比4∶0.4∶100稱取納米晶態(tài)纖維素、氯化銨、去離子水，在20～40℃超聲分散2～4h，得到陽離子納米晶態(tài)纖維素聚電解質水溶液；
(2)按質量比12∶100稱取聚磷酸銨、去離子水，在20～40℃充分攪拌1～2h，得到陰離子聚磷酸銨聚電解質水溶液；
(3)按質量比1.0∶0.1∶100稱取納米二氧化硅、十八烷基胺、去離子水，在20～40℃充分攪拌反應1～2h，得到陽離子納米二氧化硅聚電解質水溶液；
(4)按質量比40∶100稱取植物纖維、塑料進行初混，在50～60℃干燥2～4h，得到植物纖維和塑料的預混物，依次將步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)的陰陽聚電解質水溶液均勻噴涂在預混物上，并在＜70℃干燥烘干，即形成層層自組裝的預混物，并使形成的預混物中，納米晶態(tài)纖維素、聚磷酸銨、納米二氧化硅質量分別占預混物的0.06％、25％、0.03％；
(5)將步驟(4)干燥好的預混物經塑煉、成型、冷卻，制成阻燃木塑復合材料；
性能測試表明：木塑復合材料的氧指數(shù)為28.5％，平均熱釋放速率為92.3kW/m2。