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纳米阻燃剂对塑木复合材料氧指数的影响

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发表时间:2018-03-16 16:14来源:艾邦高分子

  塑木复合材料作为一种新型材料,性能充分体现了木材和塑料的优势,且不含甲醛成分,在国外广泛应用于室外建筑材料。由于热塑性塑料和木质纤维均为碳氢化合物,在遇明火或在加热的情况下均易燃烧,所以WPC是一类易燃的复合材料,而且在燃烧过程中会产生大量有害气体,因而限制了其使用范围,因此在生产过程中往往需要添加阻燃剂。塑木复合材的阻燃涉及到对木材组分阻燃和对聚合物的阻燃。聚烯烃和木材的阻燃常采用无机阻燃剂(氢氧化铝、氢氧化镁等)、含卤阻燃剂(十溴二苯醚等)和含磷阻燃剂(聚磷酸铵、磷酸酯等)等品种,其中氢氧化镁与氢氧化铝等无机阻燃剂因价格低廉,热稳定性优异,并具有无毒和抑烟等优点而受到关注。


  试验材料


  刨花树种主要为云南松与桉树,初始含水率5.8%。高密度聚乙烯(HDPE)粒料,密度为0.941g/cm3~0.960g/cm3。工业级硅烷偶联剂。分解温度350℃。纳米氢氧化铝(纳米ATH),短轴方向50-60nm,长轴方向300-400nm。分析纯非纳米氢氧化铝(非纳米ATH)。


  仪器设备


  氧指数测定仪,塑木复合材制备。


  塑木复台材的塑木比例为6:4,硅烷偶联剂用量为2%。将塑料、刨花、偶联剂厦阻燃剂按比侧在搅拌机中充分混合,手工铺装成305mmx350mm的疏松板坯。在室温状态下进行预压(预压压力为IMPa,预压时问30s),然后放八平板硫化机中进行热压成型。术塑复合材名义密度设定为0.89/cm3,名义厚度10xma。主要热压参数;热压温度180℃。热压时间12rain,热压压力2MPa。


  性能测试


  塑木复台材氧指数按GB/T2406-1993进行测试,塑木复台材力学性能参照《人造板及饰面人造板理化性能试验方法GB/T17657.1999》进行检测。


  阻燃剂种类对WPc氧指数的影响。


  图1采用了5种阻燃剂,其中l代表纳米MH,Ⅱ代表纳米ATH,Ⅲ代表非纳米ATH,IV代表纳米ATH+纳米MH(比例1:1),V代表纳米ATn+非纳米ATH(比倒1:1),阻燃剂用量为12%。


  图1加入不同阻燃剂复台材料的氧指数。


加入不同阻燃剂复台材料的氧指数.png


  图1可见:纳米阻燃剂要比非纳米阻燃剂的阻燃性能好;单独使用纳米MH和ATH,纳米ATH要略好于纳米MH;纳米MH和纳米ATH混合使用,能产生协同效应;纳米ATH和非纳米ATH混台使用,产生反协同效应。这是因为纳米粒子颗粒小,比表面积大,加上纳米粒子自身的尺寸效应和表面效应。增加了阻燃剂与基体之间的接触面积,增强了阻燃剂与基体界面的相互作用和亲和性,改善两者的相容性;MH与ATH吸收的热量分别为1.42MJ/kg、1.2MJ/kg,而且MH的热分解温度高,理论上应该是纳米MH的阻燃效果要比纳米ATH好,而本实验出现了纳米ATH要略好于纳米MH,这是由于两者不是同一公司产品,虽都是纳米级,但尺寸还是存在差异,这就影响了其阻燃效果。


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