有机/无机协同阻燃木塑复合材料的制备与性能研究

发布时间：2020-12-22 05:23

　　以低密度聚乙烯（LDPE）、桉木粉为原料,马来酸酐接枝低密度聚乙烯（LDPE-g-MAH）为共混增容剂,基于9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）制备的有机磷阻燃剂（D-bp）与无机阻燃剂三氧化二锑（Sb₂O₃）,利用熔融共混法制备了有机/无机协同阻燃木塑复合材料（WPC）,并通过锥形量热和热重分析（TGA）对其阻燃性能、热性能进行分析。结果表明,D-bp与Sb₂O₃具有良好的协同阻燃效果,当D-bp和Sb₂O₃母粒添加量分别为7.5%和5%时,WPC的峰值热释放速率（p-HRR）、总热释放量（THR）和有效燃烧热（EHC）为346.2 kW/m²、94.8 MJ/m²和24.6 MJ/kg,与未改性WPC相比分别降低了28.2%、28.3%和22.2%;失重5%的温度和残炭率为254.4℃和21.5%,分别提高了97.2℃和8.9个百分数。 

【文章来源】：塑料工业. 2020年06期 北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

WPC的热释放速率

图1和图2分别为WPC的热释放速率曲线和总热释放量曲线，锥形量热测试相关数据如表2所示。从图1和图2可知，与未阻燃改性的WPC相比，单独加入有机磷阻燃剂D-bp时(试样2#和5#),WPC的峰值热释放速率和总热释放量均明显降低;在此基础上同时加入无机阻燃剂Sb2O3与其复配，WPC的峰值热释放速率和总热释放量呈下降趋势，并且复配后的阻燃效果要优于单独添加更多D-bp的情况(例如3#、4#与5#对比)。当D-bp和Sb2O3母粒添加量分别为7.5%和5%时(试样7#)，峰值热释放速率和总热释放量分别为346.2 kW/m2和94.8 MJ/m2，降幅高达28.2%和28.3%。另外从表2也能看到，随着有机/无机阻燃剂添加量的增加，WPC的点燃时间延长，由23 s提高至34 s;而有效燃烧热持续下降，由31.6 M J/kg降低至24.6 M J/kg，降幅为22.2%。结果表明，与单独添加D-bp相比，D-bp与Sb2O3复配具有良好的协同阻燃效果，使WPC的阻燃性能提升更明显。2.2 WPC的残炭数码相片图

图4为WPC的TGA曲线。从图4可以看出，未阻燃改性的WPC失重5%的热分解温度和残炭率分别仅为157.2℃和12.6%。单独添加D-bp,WPC的热性能提升并不明显，当D-bp添加量为7.5%时(试样5#)，失重5%的热分解温度和残炭率为195.5℃和18.1%，提升幅度仅为38.3℃和5.5个百分数。随着加入Sb2O3与D-bp进行复配，WPC失重5%的热分解温度和残炭率随着有机/无机阻燃剂添加量的增加而显著提高。当D-bp和Sb2O3母粒添加量分别为7.5%和5%时(试样7#)，其失重5%的热分解温度和残炭率为254.4℃和21.5%，分别提高了97.2℃和8.9个百分数。其原因为D-bp与Sb2O3具有良好的协同阻燃效应，基于D-bp含有热稳定性较高的芳香环结构，以及Sb2O3本身优异的热稳定性，两者可以促进WPC在燃烧过程中生成更加稳固的阻燃屏障，使其可以作为氧气和基体之间的隔离层来阻隔氧气、热量和火焰进入基体内部，从而提升WPC的热性能，其影响规律与阻燃性能测试结果基本一致。图4 WPC的热重曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]PBS/木纤维阻燃型复合材料的燃烧动力学[J]. 刘鹏杰,孙一峰,岳小鹏,张昕蕾.  塑料. 2019(05)
[2]聚乙烯基复合材料的阻燃体系研究进展[J]. 王彦辉,张锐涛,魏凯耀,孟雨辰,张兴刚.  塑料工业. 2019(08)
[3]松木粉/ABS木塑复合材料的制备与性能研究[J]. 杨飞文,龙海波,董倩倩,赵珍珍,罗颖,周武艺,董先明.  塑料工业. 2019(S1)
[4]木粉对阻燃聚丙烯材料热分解行为和燃烧性能的影响[J]. 关雅慧,汪秀丽,赵泽永,赵悦英,李冲,李素坤,邓聪,王玉忠.  塑料工业. 2019(03)
[5]三氧化二锑协效MH阻燃EVA复合材料的研究[J]. 胡勇辰,潘健,徐卫兵.  塑料工业. 2019(03)
[6]木塑复合材料功能化改性研究进展[J]. 杨守禄,罗莎,章磊,姬宁,李丹,吴义强.  材料导报. 2018(17)
[7]复合阻燃型PE–HD/竹粉木塑复合建筑模板料制备[J]. 王焱,唐杰,王东炜,丁舒媚.  工程塑料应用. 2018(06)
[8]木塑复合材料无卤阻燃的研究进展[J]. 李平阳,陈涛,许肖丽.  上海塑料. 2016(04)
[9]木塑复合材料界面改性方法研究进展[J]. 曹金星,张玲,张云灿.  高分子材料科学与工程. 2016(08)



本文编号：2931210