阻燃石頭紙性能研究.pdf

1、石頭紙是一種以聚烯烴、礦物填料和其他外加劑為原料經(jīng)熔融共混擠壓加工而成的一種新型合成紙。石頭紙的生產(chǎn)過(guò)程相比傳統(tǒng)纖維紙更加安全環(huán)保，石頭紙還具有防水、防蟲、耐撕、耐折等多種特性，在裝飾用紙、包裝用紙以及文化用紙等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。但是，石頭紙的阻燃性能較差，容易引發(fā)火災(zāi)，這限制了石頭紙的廣泛應(yīng)用。為了推動(dòng)石頭紙的生產(chǎn)和應(yīng)用，需要開(kāi)發(fā)性能優(yōu)越的阻燃石頭紙。由于石頭紙的發(fā)展歷程較短，關(guān)于石頭紙的基礎(chǔ)研究很少，研究原料對(duì)阻燃石頭紙性能的影

2、響對(duì)阻燃石頭紙的開(kāi)發(fā)具有重要的意義。本文通過(guò)改變阻燃石頭紙?jiān)系姆N類、配比和添加量，在單一變量時(shí)，采用雙輥開(kāi)煉機(jī)制備了一系列阻燃石頭紙，探究了HDPE/LLDPE/PP配比，填料、阻燃劑和外加劑的種類及添加量對(duì)阻燃石頭紙的阻燃性能、力學(xué)性能和表面微觀結(jié)構(gòu)的影響。主要結(jié)論如下:
　　(1)隨著HDPE添加比例的增加，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)先升后降，UL-94垂直燃燒等級(jí)基本不變，拉伸強(qiáng)度升高，撕裂強(qiáng)度總體先升高后降低，表面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)呈

3、現(xiàn)從無(wú)到有，從稀疏到致密的趨勢(shì)。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的聚乙烯結(jié)晶長(zhǎng)徑比大，呈細(xì)針狀時(shí)，阻燃石頭紙具有相對(duì)較高的拉伸強(qiáng)度。當(dāng)12.5 g HDPE（12.5 wt.％）與4 g LLDPE（4 wt.％）共混時(shí)，阻燃石頭紙具有最佳的綜合性能，添加35 g氫氧化鎂阻燃劑的石頭紙極限氧指數(shù)達(dá)到27.8，UL-94垂直燃燒等級(jí)達(dá)到Ⅴ-0級(jí)(1.6 mm)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到4.9 MPa，撕裂強(qiáng)度達(dá)到3.9 kN·m-1，耐折次數(shù)超過(guò)1000次。
　　(

4、2)隨著填料碳酸鈣添加量的增加，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)和UL-94垂直燃燒等級(jí)提高，拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度下降，耐折次數(shù)不變。隨著碳酸鈣粒徑的減小，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)略有下降，UL-94垂直燃燒等級(jí)不變，拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度升高。添加40g10000目碳酸鈣（38.83 wt.％）時(shí)，阻燃石頭紙的綜合性能最好，添加35 g氫氧化鎂阻燃劑的石頭紙極限氧指數(shù)達(dá)到27.4，UL-94垂直燃燒等級(jí)達(dá)到Ⅴ-0級(jí)(1.6 mm)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到5.4

5、MPa，撕裂強(qiáng)度達(dá)到4.2 kN·m-1，耐折次數(shù)超過(guò)1000次。
　　(3)隨著阻燃劑McA添加量的增加，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)和UL-94垂直燃燒等級(jí)升高，拉伸強(qiáng)度先升后降，撕裂強(qiáng)度下降，耐折次數(shù)降低。添加35 gMcA（33.98 wt.％）時(shí)，阻燃石頭紙具有最好的綜合性能，其極限氧指數(shù)達(dá)到28.8，UL-94垂直燃燒等級(jí)達(dá)到Ⅴ-0級(jí)(0.8 mm)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到7.2 MPa，撕裂強(qiáng)度達(dá)到2.9 kN·m-1，耐折次數(shù)超過(guò)

6、1000次。McA在阻燃石頭紙燃燒時(shí)會(huì)受熱分解產(chǎn)生氮?dú)猓鸬桨l(fā)泡和阻燃的作用。同時(shí)McA能夠促進(jìn)阻燃石頭紙中的聚乙烯發(fā)生炭化，形成炭層，隔絕熱量和氧氣，發(fā)揮出優(yōu)良的阻燃效果。
　　(4)隨著分散劑十二烷基硫酸鈉添加量的增加，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)和UL-94燃燒等級(jí)都先升后降，拉伸強(qiáng)度下降，撕裂強(qiáng)度變化量較小。添加1 g十二烷基硫酸鈉（0.98 wt.％）時(shí)，阻燃石頭紙具有最好的綜合性能，添加35 g氫氧化鎂阻燃劑的石頭紙極限氧指

7、數(shù)達(dá)到27.4，UL-94垂直燃燒等級(jí)達(dá)到Ⅴ-0級(jí)(1.6 mm)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到5.4 MPa，撕裂強(qiáng)度達(dá)到3.8kN·m-1，耐折次數(shù)超過(guò)1000次。隨著TPP添加量的增加，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)下降，UL-94垂直燃燒等級(jí)不變，拉伸強(qiáng)度下降，撕裂強(qiáng)度先升后降。TPP對(duì)提高阻燃石頭紙的耐折次數(shù)具有關(guān)鍵作用。添加6 g TPP(5.83wt.％）時(shí)，阻燃石頭紙具有最好的綜合性能，添加35 g氫氧化鎂阻燃劑的石頭紙極限氧指數(shù)達(dá)到27.2，

8、UL-94垂直燃燒等級(jí)達(dá)到Ⅴ-0級(jí)(1.6 mm)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到5.7 MPa，撕裂強(qiáng)度達(dá)到3.4 kN·m-1，耐折次數(shù)超過(guò)1000次。隨著偶聯(lián)劑鈦酸酯添加量的增加，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)先下降再上升再下降， UL-94垂直燃燒等級(jí)不變，拉伸強(qiáng)度下降，撕裂強(qiáng)度先升后降。添加2 g鈦酸酯（1.93 wt.％）時(shí)，阻燃石頭紙具有最好的綜合性能，添加35 g氫氧化鎂阻燃劑的石頭紙極限氧指數(shù)達(dá)到27.6，UL-94垂直燃燒等級(jí)達(dá)到Ⅴ-0級(jí)(1

9、.6 mm)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到5.4 MPa，撕裂強(qiáng)度達(dá)到4.3 kN·m-1，耐折次數(shù)超過(guò)1000次。隨著阻燃協(xié)效劑分子篩添加量的增加，添加McA的阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)先升后降， UL-94垂直燃燒等級(jí)不變，拉伸強(qiáng)度下降，撕裂強(qiáng)度先升后降。添加2 g分子篩（1.92 wt.％）時(shí)，添加McA的阻燃石頭紙具有最好的綜合性能，添加35 g McA阻燃劑的石頭紙極限氧指數(shù)達(dá)到28.8，UL-94垂直燃燒等級(jí)達(dá)到Ⅴ-0級(jí)(0.8 mm)，拉伸強(qiáng)