阻燃型木纖維-聚丙烯復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、木塑復(fù)合材料是當(dāng)前生物質(zhì)材料研究領(lǐng)域中重要的研究方向之一。但是，由于木塑復(fù)合材料屬于易燃材料，直接用于室內(nèi)存在一定的安全隱患。本文開(kāi)展的阻燃型木纖維．聚丙烯復(fù)合材料的研究，將提供一種具有阻燃功能的新型木塑復(fù)合材料，為擴(kuò)展木塑復(fù)合材料的室內(nèi)應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)。 在本研究中，木纖維．聚丙烯復(fù)合材料的制備采用人造板平壓工藝。通過(guò)對(duì)復(fù)合材料物理力學(xué)性能、燃燒性能等主要影響因子的研究，利用熱重．差熱聯(lián)用分析儀、錐形量熱儀以及紅外光譜分析儀在

2、對(duì)原料及復(fù)合材料的熱解、燃燒特性進(jìn)行分析基礎(chǔ)上，篩選出適當(dāng)?shù)淖枞紕w系。在進(jìn)行工藝因子與阻燃型木塑復(fù)合材料性能的相關(guān)性分析評(píng)價(jià)后，制備出高性能的阻燃型木塑復(fù)合材料。 本論文的主要研究結(jié)果如下： 1．聚丙烯(PP)加量、補(bǔ)強(qiáng)劑種類(lèi)、產(chǎn)品密度和纖維形態(tài)四個(gè)變量因子對(duì)復(fù)合材料的物理力學(xué)性能有不同程度的影響。增加PP用量復(fù)合材料的各項(xiàng)物理力學(xué)性能都有顯著提高：補(bǔ)強(qiáng)劑對(duì)復(fù)合材料物理力學(xué)性能提高也較明顯，以2％PAPI的效果更好；提

3、高產(chǎn)品密度對(duì)抗彎性能提高最顯著；纖維形態(tài)對(duì)產(chǎn)品性能的影響規(guī)律不明顯。制備高性能的木纖維．聚丙烯復(fù)合材料最佳因子水平為：PP加量為40％，補(bǔ)強(qiáng)劑為2％PAPI，產(chǎn)品密度為1.05g/cm<'3>，纖維形態(tài)為中粗纖維，制備的復(fù)合材料性能大幅度超過(guò)GB/T11718-1999室外用纖維板要求。 2．塑料原料的燃燒熱是決定木塑復(fù)合材料燃燒性能的關(guān)鍵因子。PP 燃燒熱值高，其加量對(duì)復(fù)合材料的滯燃性能有非常顯著的負(fù)面影響。復(fù)合材料中PP含量

4、增加，復(fù)合材料氧指數(shù)大幅度降低，熱釋放速率和燃燒熱值迅速升高。加入補(bǔ)強(qiáng)劑加速了復(fù)合材料的燃燒過(guò)程；其他因素如產(chǎn)品密度和纖維形態(tài)對(duì)復(fù)合材料的燃燒特性影響規(guī)律不明顯。木塑復(fù)合材料的熱解過(guò)程中，木纖維和聚丙烯有相互促進(jìn)熱解、燃燒的現(xiàn)象。 3．通過(guò)改變木纖維熱解方式，SA阻燃劑促進(jìn)木纖維提前分解成炭，減緩燃燒過(guò)程達(dá)到阻燃目的。通過(guò)熱解活化能計(jì)算、紅外光譜分析等機(jī)理分析證實(shí)，阻燃劑SA對(duì)木材的脫水過(guò)程中促使木材纖維表面活化，促使木塑界面和

5、纖維間更好的相互融合，進(jìn)而提高了木塑復(fù)合材料的物理力學(xué)性能，這一結(jié)論與傳統(tǒng)的阻燃型人造板制造中阻燃劑對(duì)板材性能起負(fù)面作用的結(jié)論相反。塑料阻燃劑以質(zhì)量比3：1的十溴二苯乙烷和三氧化二銻組成的DBT配方，質(zhì)量比2.7：1的十溴二苯乙烷和硼酸鋅組成的DBZ配方以及100％高聚磷酸銨的APM配方阻燃效果較好。 由于阻燃劑阻燃機(jī)理的不同，單獨(dú)使用木纖維阻燃劑或塑料阻燃劑配方都難以達(dá)到對(duì)木塑復(fù)合材料既定的阻燃目標(biāo)。 4．制備阻燃型木

6、纖維。聚丙烯復(fù)合材料的結(jié)果表明：木纖維阻燃劑SA加量、補(bǔ)強(qiáng)劑種類(lèi)、補(bǔ)強(qiáng)劑加量、塑料阻燃劑種類(lèi)、塑料阻燃劑加量和木塑比例6個(gè)變量因子中，木材阻燃劑SA加量、塑料阻燃劑加量和木塑比例對(duì)木塑復(fù)合材料的阻燃性能(氧指數(shù))有顯著影響，其他因子影響不顯著。木材阻燃劑SA加入不僅顯著提高了板材的氧指數(shù)，還使板材的一些物理力學(xué)性能有了顯著提高；塑料阻燃劑APM和木材阻燃劑SA共同作用使木塑復(fù)合材料的阻燃效果顯著增加；PP塑料在復(fù)合材料中含量的提高可以顯

7、著增強(qiáng)復(fù)合材料的物理力學(xué)性能，但導(dǎo)致材料氧指數(shù)有較大幅度的降低；補(bǔ)強(qiáng)劑加量增加可有效提高復(fù)合材料物理力學(xué)性能，而補(bǔ)強(qiáng)劑種類(lèi)和塑料阻燃劑種類(lèi)對(duì)物理力學(xué)性能的影響較小。木纖維阻燃劑SA影響了補(bǔ)強(qiáng)劑的固化效果，其交互作用對(duì)物理力學(xué)性能有一定的影響。 與普通木塑復(fù)合材料相比，阻燃型木塑復(fù)合材料氧指數(shù)顯著提高，在整個(gè)燃燒過(guò)程的熱釋放速率，平均質(zhì)量損失速率和有效燃燒熱值等燃燒特性值都有顯著降低。 在最優(yōu)工藝條件下，本研究制備的阻燃型