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改性聚丙烯塑木复合材料的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2025-06-03   浏览次数:21
核心提示:塑木复合材料,是以木粉、秸秆、稻壳等植物纤维为主要 的原料,与塑料基体加工制备而成的一种环保复合材料

塑木复合材料,是以木粉、秸秆、稻壳等植物纤维为主要 的原料,与塑料基体加工制备而成的一种环保复合材料。木塑复合材料实用性强、无污染、成本低、可循环使用,在建 筑、室内装修、汽车的内饰、包装以及运输货物等领域被广泛 使用。然而,木粉和聚乙烯、聚丙烯等材料都易燃烧,被点燃后难以自熄,严重威胁人们的生命安全。因此,开展塑木材料的阻燃研究具有重要意义。

采用三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)、次磷酸铝(AHP)与其他试剂复配构建磷-氮-铝协效体系的阻燃研究较多,但为达目标阻燃性能所需阻燃添加量较大,对材料的加工性能和机械性能造成一定负面影响。结合磷-氮-铝协效阻燃特点,有研究探究了次磷酸铝与三聚氰胺协效阻燃塑木材料的新方法,以期降低阻燃添加量,提升塑木材料的阻燃性能。

该研究以次磷酸铝(AHP)和三聚氰胺(MN)为阻燃剂, 将两者按不同比例添加到木粉(WCM)与聚丙烯(PP)质量 比为1:1的混合体系中,通过熔融共混、热压注塑,制备了一 系列改性塑木复合材料(WPC)。研究结果表明,将AHP和MN分别以质量比2;11:1和1:2复配,以30wt%的添加量改性塑木材料,相关改性塑木材料WPC70/AHP20/MN10、WPC70/AHP15/MN15、WPC70/AHP10/MN20在700oC时残炭生成量达28.6wt%以上,高于未阻燃WPC的残炭生成量24.4wt%;LOI值保持在28.8%~29.1%之间,显著高于未阻燃WPC的LOI值22.7%;且均可将WPC由UL-94无级别提升至最高阻燃级别V-0级。AHP与MN对塑木材料呈现出残炭生成协同促进作用和阻燃协效作用。当阻燃添加量降低为20wt%时,AHP和MN改性塑木材料WPC80/AHP13.3/MN6.7的LOI值达26.5%,获 UL94V-0级,冲击强度达5.22kJ/m2 。

材料的热稳定性能与阻燃性能之间有着紧密联系,通过热 重分析测试考察了聚丙烯(PP)、木粉(WCM)、木粉/聚丙烯塑木材料(WPC)和一系列阻燃改性塑木材料的热稳定性能。PP、WCM及塑木材料的起始热降解温度(T5%),最大热降解温度 (Tmax),在700oC的残炭生成量(Rc)。

选取次磷酸铝(AHP)和三聚氰胺(MN)为阻燃剂,改性由木粉和聚丙烯所制塑木复合材料。木粉/聚丙烯塑木材料(WPC)的极限氧指数(LOI)值仅达22.7%,具有高度易燃性,且燃烧时产生带火焰熔滴,不能满足垂直燃烧UL94最低阻燃级别要求。AHP与MN复配构建的阻燃体系,对WPC具有燃烧时熔滴生成抑制作用、残炭生成协同促进作用和阻燃协效作用。将AHP和MN分别以质量比2∶1、1∶1和1∶2复配,以30wt%的添加量改性WPC,LOI值保持在28.8%~29.1%之间,均可达垂直燃烧UL-94最高阻燃级别V-0级。当阻燃添加量降低为20wt%时,改性木粉/聚丙烯塑木复合材料WPC80/AHP13.3/MN6.7的LOI值达26.5%,获UL-94V-0级,冲击强度达5.22kJ/m2。提升了塑木材料的阻燃性能。

摘编自《次磷酸铝/三聚氰胺协效阻燃木粉/聚丙烯木塑材料的制备与性能研究 》秦颖华等

 
 
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