DOPO衍生物/八氨丙基POSS阻燃木塑复合材料的研究

先合成OA-POSS与DPA,然后将其引入到WF/PP木塑复合材料中,通过热压成型方法制备阻燃WF/PP木塑复合材料,进行热失重分析及阻燃性能、力学性能测试,探究了阻燃木塑复合材料的热稳定性能、燃烧性能和力学性能。结果表明:DOPO、DPA和OA-POSS的加入一定程度上提高了复合材料的初始热分解温度,降低了热分解速率,明显提高材料的热解残余物质量。DOPO,DPA和OA-POSS的加入能够显著提高复合材料的阻燃性能,复合材料的残炭量明显增加,最高增加228.05%。DOPO的加入使材料力学性能下降,而DPA和OA-POSS的加入一定程度上增强了复合材料的力学性能。

聚磷酸铵-淀粉对木粉/聚苯乙烯复合材料的阻燃作用

利用锥形量热仪分析了聚磷酸铵(APP)-淀粉阻燃体系在木粉/聚苯乙烯复合材料(WF-PS)中的阻燃作用。结果表明,添加APP能有效降低WF-PS的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR),增加成炭量,延长点燃时间(TTI),表现出显著的阻燃作用;APP对WF-PS的有效燃烧热影响不大,说明APP的阻燃作用为凝聚相机理,成炭是该机理的重要方面;添加淀粉作为APP的辅助成炭剂,能够提高阻燃效率并减少APP用量,APP-淀粉是WF-PS复合材料的有效膨胀型阻燃体系。APP-淀粉的添加对WF-PS的力学性质有一定不利影响,但是当APP用量在10%以下、淀粉用量2%以下时,WF-PS可保持良好的力学性能。

过渡金属氧化物对木粉/PVC复合材料燃烧性能的影响

用锥形量热仪(CONE)和热重分析法(TGA)研究金属氧化物CuO、La2O3和TiO2对木粉/PVC复合材料(WF-PVC)燃烧性能的影响。结果表明,这3种过渡金属氧化物的加入对WF-PVC均有阻燃作用。其中,CuO使热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)降低较多,阻燃效果明显;加入金属氧化物使WF-PVC的烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP)都有所降低,其中,CuO在有焰燃烧阶段烟释放量最低,抑烟效果最好。这3种氧化物都能增加成炭量。结合热重分析的结果,3种金属氧化物对WF-PVC的热降解影响是不同的。PVC和木粉之间存在相互作用,PVC显著促进了木粉的热降解,木粉的加入推迟了PVC的降解,明显提高了PVC体系的成炭量;WF-PVC的热降解行为,具有更多的PVC降解的特征。

硼化合物对WF-PVC热解和燃烧的影响

采用热重分析法和锥形量热仪测试方法研究硼化合物Na2B8O13.4H2O和2ZnO.3B2O3.3.5H2O对PVC木塑复合材料(WF-PVC)热解和燃烧过程的影响。结果表明:Na2B8O13.4H2O对WF-PVC热解过程影响较小,2ZnO.3B2O3.3.5H2O使WF-PVC热解过程的残炭量从18.04%提高到27.57%。与未经处理的WF-PVC相比,加入硼化合物均使燃烧过程的总热释放量(THR)和总烟释放量(TSP)降低,其中,2ZnO.3B2O3.3.5H2O使THR和TSP分别降低36.3%和55.8%,阻燃和抑烟效果显著。2ZnO.3B2O3.3.5H2O在WF-PVC中阻燃作用以凝聚相为主,同时伴随气相中的化学作用;Na2B8O13.4H2O在WF-PVC中为凝聚相作用机理。

尼龙及增容剂对聚氯乙烯木塑复合材料性能的影响

PVC木塑复合材料中添加低熔点尼龙,并引入3种增容剂:马来酸酐接枝EVA(EVA-g-MAH)、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和马来酸酐接枝POE(POE-g-MAH),以提高材料的性能。力学性能测试显示:尼龙及增容剂的添加提高了PVC木塑复合材料的力学性能。其中,EVA-g-MAH的使用效果最为明显,复合材料的冲击强度提高了39.02%,弯曲强度提高了16.37%。动态力学性能测试表明:添加低熔点尼龙及增容剂,不同程度地降低了复合材料的储能模量。转矩流变性能测试表明:低熔点尼龙降低了复合材料的平衡转矩。而EVA-gMAH及POE-g-MAH提高了尼龙-PVC复合材料的平衡转矩,对材料的加工性有不利的影响。扫描电镜分析表明:加入增容剂后,复合材料界面不同程度发生钝化,复合材料相容性提高。吸水率测试结果表明:低熔点尼龙的加入提高了PVC复合材料的吸水率,而增容剂对降低材料吸水率有明显作用。

防静电木粉/聚氯乙烯复合材料的性能

探讨了在木粉/聚氯乙烯复合材料中添加不同数量的超导碳黑后复合材料的电性能、力学性能变化,结果表明在碳黑用量增加时复合材料的表面电阻率减小,拉伸强度和弯曲强度增大,当m(碳黑)∶m(聚氯乙烯)=20∶100时可以使复合材料达到防静电的效果。用锥形量热仪(CONE)研究了碳黑加入对复合材料热释放和烟释放的影响,发现碳黑使复合材料的热释放速率增加,而烟释放却减少。

氨基涂料掺杂氧化石墨烯阻燃木塑复合材料的研究

以三聚氰胺甲醛树脂(Melamine-Formaldehyde,MF)为成膜树脂,以磷酸-季戊四醇(H 3 PO 4-PER)为膨胀阻燃体系,以氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)为阻燃协效助剂制备透明膨胀型阻燃涂料,从而提高木塑复合材料(wood-plastic composites,WPC)的阻燃抑烟性能。结果表明,涂层的透明度高,物理性能良好,阻燃抑烟性能优异。GO的加入,未改变涂层物理性能,但显著提高复合材料的热稳定性和阻燃抑烟性能。加入0.2%的GO,热重分析(Thermogravimetric analysis,TG)测试表明,涂层的残炭量增加了11.0%;模拟大板燃烧法显示,涂层的耐燃时间较对照组提升了75.0%;锥形量热仪(Cone calorimeter,CONE)燃烧测试表明,可以有效抑制涂层的热释放和烟释放,涂层的总热释放量和总烟释放量最大分别下降35.6%和43.5%。片状结构的GO在涂料受热膨胀后成为交联点,提高炭层整体的力学强度和稳定性,进而达到阻燃抑烟的作用。

MAH/GMA共接枝聚乳酸对木粉/PLA复合材料性能的影响

采用熔融接枝法分别制备马来酸酐接枝聚乳酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乳酸和马来酸酐/甲基丙烯酸缩水甘油酯共接枝聚乳酸,并利用红外光谱对接枝共聚物进行结构表征。分别以三种接枝共聚物为相容剂,采用注塑成型制备了木粉/PLA复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的断面形貌进行微观分析,结果表明,加入不同接枝共聚物后木粉/PLA复合材料两相看不出明显相界面,界面相容性得到改善。对不同接枝共聚物制备的复合材料的力学性能、加工流动性能和动态流变性能测定的结果显示,加入MAH/GMA共接枝聚乳酸后的木粉/PLA复合材料和未添加相容剂的复合材料相比,拉伸强度和冲击强度分别提高了9.54%和7.23%,复合体系的平衡扭矩和剪切热提高,储能模量及复数黏度均增大。

锌硼磷酸铵盐对木粉与聚氯乙烯复合材料燃烧性能的影响

采用硼酸熔融法合成了一种锌硼磷酸铵盐化合物(ZBP),利用X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、红外光谱分析、热失重等对合成产物的结构、形貌、组成及热稳定性进行表征。将ZBP作为阻燃剂加入到木粉/聚氯乙烯复合材料(WF/PVC)中,通过热压工艺制得阻燃木粉/聚氯乙烯复合材料(ZBP-WF/PVC),利用热失重(TG)和锥形量热仪(CONE)对阻燃ZBP-WF/PVC复合材料的热解成炭和燃烧性能进行分析,通过万能力学试验机和组合冲击试验机对其进行力学性能测试。结果表明:阻燃剂的加入提高了复合材料的热稳定性,增加了残炭量;阻燃剂的加入对复合材料的热释放影响较小,但显著降低了材料的烟释放速率,具有一定的阻燃抑烟效果;添加量为10%的阻燃剂对复合材料的力学性能影响较小。

高填充PVC基木塑复合材料的燃烧性能

利用锥形量热仪(CONE)研究了木粉对PVC/木粉复合材料体系(PW)燃烧性能的影响。通过与PVC、加入硼酸锌的PVC和木材对比,结果显示木粉的加入可显著提高PW的成炭率,同时体系质量损失速率、热释放速率、有效燃烧热出现峰值的时间均有所延后,峰值相比PVC体系有所降低,表明PVC和木粉之间存在相互作用,木粉加入对PVC有一定的阻燃作用。通过比消光面积、烟释放速率、总烟释放量以及一氧化碳产率分析了木粉加入对材料烟释放以及CO释放的影响,结果表明木粉的加入也可使复合材料体系烟及CO释放量降低,峰值出现的时间延后,表明木粉的加入对PVC也有一定的抑烟作用。

模具温度对木塑复合材料性能的影响

选用聚乙烯基、聚丙烯基和聚丙烯/聚乙烯基3种木塑复合材料为研究对象,通过静态力学试验和X射线衍射分析方法,研究模具温度对其力学性能及表面结晶度的影响。结果表明,在试验温度150～200℃范围内,模具温度对聚乙烯基木塑复合材料的力学性能影响最小,对聚丙烯基木塑复合材料的影响最显著;聚丙烯基木塑复合材料在模具温度为165℃时力学性能最优异,与155℃时相比冲击强度、弯曲强度和弹性模量分别提高了约12.3%、9.6%和15.1%;聚丙烯/聚乙烯基木塑复合材料在模具温度大于165℃时才可顺利稳定挤出,力学性能随模具温度的升高而降低。

CS/h-BN/APP层层自组装涂层阻燃杨木的研究

为提高杨木的阻燃性能,利用带正电性的壳聚糖/六方氮化硼(CS/h-BN)聚电解质溶液,以及带负电性的聚磷酸铵(APP)溶液,基于层层自组装(LBL)技术,通过两聚电解质溶液之间的静电吸附作用,在木材表面成功制备出具有良好阻燃性能的CS/h-BN/APP薄膜涂层.结果表明:所制备的涂层均匀分布在木材表面,且具有良好的附着力;涂层阻燃木材试件的热释放速率、烟释放速率显著降低,第2放热峰出现时间晚于未处理木材试件,且在燃烧过程中的残余物质量始终高于未处理木材试件,完全燃尽时间则比未处理木材试件多出约100s,阻燃效果随着自组装涂层数的增加而逐渐增强;涂层阻燃木材试件的CO、CO2气体生成量明显降低,表明阻燃涂层能有效降低木材烟气及毒性气体释放;涂层阻燃木材试件较未处理木材试件更好地保持了木材本身的结构,显示出了良好的抵抗火灾能力.

木塑复合材料发展动态及中国专利现状分析

作为一种新型材料,木塑复合材料产业规模和应用领域近年发展迅速,对该材料的研究也越来越深入。本文介绍了我国木塑复合材料的技术发展现状和发展趋势,并对我国木塑发明专利进行了一定的数据挖掘及分析,通过专利申请时间分布,专利技术领域分布以及专利申请人等方面对中国木塑复合材料发明专利进行统计和分析,得出了中国木塑复合材料技术发展现状及存在问题,指出了中国木塑行业发展的方向。

织物装饰木塑板的制备工艺及性能

利用织物装饰木塑复合材料风格多变,能够大大提高木塑复合材料的实用价值。本文开发了一种新型装饰织物贴面技术,将热塑性聚合物铺设在装饰织物表面,与热压板直接接触,从而缩短装饰织物承受高温的时间;并且受热熔化的聚合物透过装饰织物与木塑基材表面的聚合物相熔合,起到固定和保护装饰织物的作用。本文探究了热压温度(140℃、160℃和180℃)、基材中木塑比(6∶4、7∶3和8∶2)和表面聚合物的种类(高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和聚乳酸)对饰面木粉/高密度聚乙烯(WF/HDPE)复合材料表面胶合强度、装饰效果、力学性能等的影响;通过红外光谱、扫描电子显微镜等手段对WF/HDPE复合材料和织物的性能变化进行了分析和表征。结果表明:熔融的聚合物能够透过装饰织物纤维空隙,与木塑基材熔合状况良好,制得的装饰复合材料表面光滑平整。综合分析热压温度、基材木塑比和表面聚合物种类的影响,认为当热压温度为160℃、木塑比为7∶3时,表层使用聚乳酸时棉麻织物装饰的WF/HDPE复合基材力学强度最佳,表面胶合强度可达3.64 MPa,弯曲强度达到82.19 MPa。

木质素增强可自修复聚脲弹性体的制备与性能

制备具有良好力学性能和室温下高效自修复性的高分子材料一直是一项艰难挑战。本文采用天然芳香基木质素作为增强相,通过两步法(聚脲反应及席夫碱反应)制备了一种木质素增强的自修复聚脲弹性体(T-L-PUA)。探讨了木质素添加量对T-L-PUA的热性能、紫外线(UV)阻隔性能及力学性能的影响并分析了其基于动态可逆亚胺键(C=N)的自修复特性及可回收性。结果表明:T-L-PUA的热稳定性随木质素比例增加有明显提升,其中残碳量较未加木质素样品(T-PUA)最多提升了16.6%。T-L-PUA在UV区(280~400 nm)的低透过率有助其实现UV阻隔功能。与T-PUA的平均透过率(41.6%)相比,所有T-L-PUA的平均透过率均在0.2%左右。木质素添加量为20%时力学性能最佳,相应T-L-PUA拉伸强度为12.44 MPa,较纯自修复聚脲弹性体提升了937%。T-L-PUA具有良好的自修复性,室温下修复48 h,T-L-PUA的拉伸强度及断裂伸长率的恢复效率分别在91%和92%以上。此外,T-L-PUA还可以通过热压回收和溶剂回收,重塑后力学性能基本保持不变。

胶合板表面层层自组装聚磷酸铵-壳聚糖/氮化硼及其阻燃性能

以杨木胶合板为研究对象,以聚磷酸铵-壳聚糖/氮化硼(APP-CS/BN)为阻燃涂层,通过层层自组装的方法将涂层整理到杨木胶合板上,以赋予胶合板一定的阻燃性能。FTIR和SEM结果显示,APP-CS/BN涂层在胶合板表面组装形成膜结构,组装膜均匀分布在材料表面。锥型量热仪(CONE)燃烧测试表明,与未经处理的胶合板相比,APP-CS/BN自组装涂层能有效延长胶合板点燃时间(TTI),降低胶合板的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR),同时增加材料燃烧后成炭量。随着自组装涂层层数的增加,15层处理材、20层处理材、25层处理材的点燃时间较未处理材分别提升了100%、105%和125%;热释放速率峰值(Pk-HRR)较未处理材分别降低10.15%、22.34%和31.82%;阻燃处理杨木胶合板的THR,较未处理材分别降低2.89%、13.68%和15.32%;未处理材、15层处理材、20层处理材、25层处理材燃烧后成炭率依次为18.55%、24.07%、26.04%和27.65%。随着自组装层数的增加,杨木胶合板的阻燃性能随之增加,但当自组装层数由20层至25层时,胶合板阻燃能力提升的幅度变缓慢。本研究中,阻燃胶合板适宜自组装涂层数为20-25层。

纳米BN与ZnO协效阻燃木粉-聚氯乙烯复合材料

为提高木粉-聚氯乙烯(WF-PVC)木塑复合材料的阻燃抑烟性能,本文将纳米BN与ZnO加入到WFPVC木塑复合材料中,通过热压成型方法制备了阻燃WF-PVC木塑复合材料,研究了复合材料热分解、燃烧性能和力学性能。热重分析(TG)测试表明,BN和ZnO的加入一定程度上降低了复合材料的初始热分解温度,但明显提高了复合材料的热解残余物质量,BN和ZnO的质量比为1∶2时,复合材料的残炭量增加了21.7%。锥形量热仪燃烧测试表明,纳米BN和ZnO的加入能够显著提高复合材料的阻燃性能,与纯WFPVC相比,BN与ZnO的加入能有效降低WF-PVC复合材料燃烧时的热释放和烟释放,复合材料的总热释放量和总烟气释放量最高分别降低18.2%和48.9%。通过万能力学试验机对材料进行力学性能测试,结果表明阻燃剂的加入一定程度上降低了复合材料的力学性能,对阻燃剂进行一定比例的复配,可有效减少对复合材料力学性能的损害,单独添加ZnO时,复合材料弯曲强度降低了29.5%,而BN和ZnO以2∶1的质量比复配时,复合材料的弯曲强度降低了9.9%。

木粉/低熔点尼龙6复合材料的非等温结晶动力学

利用LiCl改性尼龙6(PA6),并将其与木粉熔融共混制备了木粉/低熔点PA6复合材料,通过DSC法研究了木粉/低熔点PA6复合材料的非等温结晶动力学行为。结果表明,LiCl降低了PA6的熔点、结晶温度、结晶度和结晶速率,提高了PA6的结晶活化能。木粉是良好的成核剂,能够加快PA6的结晶速率,但却降低了其结晶度。通过Mo法分析木粉/低熔点PA6复合材料的非等温结晶动力学,结果表明,与纯PA6和木粉/PA6复合材料相比,低熔点PA6的F(T)值(表征聚合物结晶快慢参数)最大,LiCl提高了PA6在单位结晶时间内达到一定结晶度时所需的冷却速率,而木粉则与之相反。