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高密度聚乙烯基木塑复合材料阻燃性能的研究

黄涛

  随着高分子材料应用范围的日益扩大,特别是木塑复合材料(WPC)的在国内应用领域的快速扩展,其安全性愈加受到重视。但是由于它属于易燃材料,极大的限制了WPC的应用范围。这也凸显了复合材料阻燃研究的重要性。 本论文对阻燃剂及发展趋势作了详细的介绍;并合成低毒、低害、阻燃效果好的三位一体复合型膨胀阻燃剂,对其进行残炭率、膨胀度、红外表征及热重分析,确定其最佳合成参数;并把合成的阻燃剂用于杨木薄板以及WPC的阻燃处理,以此来研究阻燃剂添加方式及阻燃剂的添加量对WPC燃烧和力学性能的影响;作为对比,最后研究了溴系阻燃体系对WPC的性能影响。 本论文的主要研究结果如下: 1.采用不同方法合成阻燃剂,并取得了良好的阻燃效果。膨胀阻燃剂a(IFR-a)是磷酸、季戊四醇与苯胺在摩尔比为2:1:1、反应温度100℃、反应时间6h条件下制备的阻燃剂,该阻燃剂有着最好的膨胀性。膨胀阻燃剂b(IFR-b)则是磷酸、季戊四醇与苯胺的摩尔比为2:1:2、反应温度100℃、反应时间6h条件下制备的阻燃剂。两种阻燃剂的性能不尽相同,其中IFR-a的膨胀性很好,IFR-b残炭率很高。经过膨胀测试后,IFR-a炭层薄且上面有很多小气孔,IFR-b炭层厚且致密,两者的阻燃机理不同;通过热重分析可得出IFR-b比IFR-a的热稳定性好。 2.用IFR-a对杨木薄板进行阻燃浸渍处理,浸渍温度对杨木薄板的载药量和失重率影响最大,浸渍浓度其次,浸渍时间影响最小。通过正交实验可得出杨木薄板的最佳浸渍工艺为:浸渍温度80℃,阻燃剂浓度18%,浸渍时间为3h。利用最佳浸渍工艺条件制成的样品10,氧指数可达46.7%。 3.合成的阻燃剂的添加方式对WPC的热降解温度影响不大。无论以何种方式将阻燃剂加入到材料中,与未阻燃的WPC相比,复合材料中木粉的热分解都会提前发生,HDPE的质量损失减少。采用阻燃剂浸渍处理木粉制成的WPC与直接添加阻燃剂的WPC相比,前者的阻燃性能虽比不上后者,但是其力学性能下降比后者少。 4.随着阻燃剂含量的增加,WPC燃烧后表面膨胀得就越大,炭层和膨胀度更加趋向致密和稳定,从而使其阻燃作用更强,LOI值更高。200g的WPC中加入40g阻燃剂时,垂直燃烧可达到FV-2级,并且无滴落;当200g的WPC中加入60g阻燃剂时,垂直燃烧可达到FV-0级,氧指数为28.2%。 5.十溴联苯醚(DBDTO)单独用作阻燃剂处理材料时,阻燃效果不佳,三氧化二锑(Sb_2O_3)的加入会改善材料的阻燃性能和力学性能。DBDTO/Sb_2O_3在WPC最佳配比为3:1~2:1。……   
[关键词]:木塑复合材料;膨胀阻燃剂;溴系阻燃剂;高密度聚乙烯
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京林业大学2012年
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