硅硼阻燃剂复配对木塑复合材料性能影响的研究
发布时间：2019-09-28 08:29
【摘要】：木塑复合材料(WPC)是一种应用前景广泛的新型复合材料,但木塑复合材料的易燃性限制了其在日常生活中的应用。因此,针对木塑复合材料阻燃性能的研究显得尤为重要。结合我们对阻燃剂的要求,高效节约环保型阻燃剂是研究的重心。硅系阻燃剂与硼系阻燃剂作为其中的佼佼者,研究其在木塑复合材料中的协效阻燃作用是必要的。纳米二氧化硅、聚硅氧烷及硼酸锌均对木粉-聚丙烯复合材料具有阻燃作用,将纳米二氧化硅、聚硅氧烷分别于硼酸锌进行复配,通过一系列测试手段研究其对材料性能的影响。纳米二氧化硅与硼酸锌复配的质量比为2：3时,加入20%的阻燃剂,材料的极限氧指数达到32.1%,热释放速率最大值为175.34 kW·m-2,总热释放速率的最大值为51.57MJ·m-2,烟释放速率峰值降至2.98×10-2m2·s-1左右,总烟释放量降至7.89 m2·s-1。此时材料的拉伸强度为：18.0 MPa,弯曲强度为37.2 MPa,冲击强度为3.84 kJ·m-2。纳米二氧化硅对材料的冲击性能有提高作用,其主要阻燃机理为凝聚相阻燃机理。硼酸锌则提供两种阻燃方式：脱去结晶水吸收热量以及凝聚相阻燃,与此同时,硼酸锌的抑烟效果最佳。聚硅氧烷与硼酸锌复配的质量比为1：4时,热释放速率峰值为181.34 kW·m-2,总热释放量降为45.42MJ·m-2。材料的烟释放速率峰值为2.60×10m2·s-1左右,总烟释放量为5.98 m2.s-1。此时材料的拉伸强度为22.3 MPa,弯曲强度为42.0 MPa,冲击强度为3.45 kJ·m-2。聚硅氧烷对材料力学性能的改善作用最为明显,主要阻燃机理是利用与聚丙烯的交联作用,抑制聚丙烯的裂解,同时高温下较低分子量的聚硅氧烷裂解生成二氧化硅隔离层,起到凝聚相隔离作用。当纳米SiO2：聚硅氧烷：硼酸锌的质量比为3：1：6时,材料的极限氧指数达到最大值32.3%,材料的冲击强度最高,热释放速率峰值为148.52 kW·m-2,总热释放量为38.92MJ·m-2,烟释放速率峰值为1.97×10-2m2·s-1,总烟释放量达到5.23 m2·s-1,此时,材料的SEM形态分布均匀致密。硼硅阻燃剂综合了气相吸热冷却,凝聚相隔绝的阻燃机理,对木塑复合材料起到良好的协效阻燃作用。
【图文】：
逑２．２．３．１热巧放ｊＳ牵（ＨＲＲ）及总热巧巧量（ＴＨＲ）逡逑图２．１是复合材料的热释放速率曲线图，图２．２是复合材料的总热释放速率曲线图。逡逑热释放速率（ＨＲＲ）是指材料在燃烧过程中释放热量的速率，ＨＲＲ越低，阻燃剂的阻逡逑燃效果越好。总热释放量（ＴＨＲ）是指材料在燃烧过程随时间变化释放的总热量，ＴＨＲ逡逑越低，阻燃剂的阻燃效果越好。逡逑样品１为未阻燃的木塑复合材料，在５０邋ｋＷ＾ｎｆ２热福射条件下，，热释放速率在６５邋ｓ逡逑时达到最大值３６２．５０邋ｋＷ．ｍ－２，总热释放量在５０邋Ｓ至２７０邋Ｓ间直线上升，３００邋Ｓ后材料的逡逑总热释放量增加速率放缓，材料己基本燃烧完全。样品２、３为分别添加２０％的纳米二逡逑氧化娃与棚酸巧的阻燃型复合材料，结合图２．１，图２．２中数据可知：纳米二氧化s暧肱镥义纤岽奶砑泳愿春喜牧喜肆己玫淖枞甲饔谩Ｈ仁头潘俾实淖畲笾涤桑常叮玻担埃耄祝В椋睿赍义戏直鸾抵粒玻保保罚稿澹耄住恚
本文编号：2543210
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逑２．２．３．１热巧放ｊＳ牵（ＨＲＲ）及总热巧巧量（ＴＨＲ）逡逑图２．１是复合材料的热释放速率曲线图，图２．２是复合材料的总热释放速率曲线图。逡逑热释放速率（ＨＲＲ）是指材料在燃烧过程中释放热量的速率，ＨＲＲ越低，阻燃剂的阻逡逑燃效果越好。总热释放量（ＴＨＲ）是指材料在燃烧过程随时间变化释放的总热量，ＴＨＲ逡逑越低，阻燃剂的阻燃效果越好。逡逑样品１为未阻燃的木塑复合材料，在５０邋ｋＷ＾ｎｆ２热福射条件下，，热释放速率在６５邋ｓ逡逑时达到最大值３６２．５０邋ｋＷ．ｍ－２，总热释放量在５０邋Ｓ至２７０邋Ｓ间直线上升，３００邋Ｓ后材料的逡逑总热释放量增加速率放缓，材料己基本燃烧完全。样品２、３为分别添加２０％的纳米二逡逑氧化娃与棚酸巧的阻燃型复合材料，结合图２．１，图２．２中数据可知：纳米二氧化s暧肱镥义纤岽奶砑泳愿春喜牧喜肆己玫淖枞甲饔谩Ｈ仁头潘俾实淖畲笾涤桑常叮玻担埃耄祝В椋睿赍义戏直鸾抵粒玻保保罚稿澹耄住恚
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