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阻燃塑木技术应用

星期二, 10月 11, 2022

塑木复合材料(塑木)是指以PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PP(聚丙烯)及其共聚物等热塑性高分子材料和木粉、植物种壳等木质纤维材料为原料,经注塑、压制等成型方法制得的复合材料。其兼具聚合物和木质纤维材料的优点,可部分或全部代替木材用于建材家具及包装领域。然而,构成复合材料的木质纤维和聚合物均为易燃材料,使得几乎所有的 塑木都易燃,一旦遇火就可能酿成灾难,给人民财产及生命安全造成严重损失,因此,开展塑木复合材料阻燃研究势在必行。

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塑木的阻燃处理方法

添加方法是指将阻燃剂与木质纤维材料、树脂材料直接混合,再经过一定的成型手段制得阻燃型塑木复合材料。这是当前塑木最常规的阻燃处理方法,APP、Al(OH)3等一般采用此种处理方法。涂覆法是指将阻燃剂等制成浆料涂覆在 塑木 表面,达到隔热隔氧目的。该法操作简单,对材料性能影响较小,但阻燃层一经破坏,阻燃作用也就失效了。鉴于涂覆法可能导致阻燃性能失效,目前绝大多数阻燃剂采用添加法。

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协同阻燃是指将2种或多种阻燃剂按一定比例复配制成复合型阻燃剂,将其加入塑木后,可克服单一阻燃剂防滴、消烟效果不佳,阻燃性能不高的缺点。目前所使用的膨胀性阻燃剂集酸源、气源和碳源于一身,本身就具有协同阻燃效果,尤以APP的使用最为典型。其他类型的阻燃剂复配使用在木材和塑料阻燃方面都很广泛,但较少见到在塑木阻燃中的应用。因此,可从材及塑料阻燃研究中得到有效借鉴。

塑木的阻燃研究还处于起步阶段,在加工过程中,还存在许多问题需要解决。

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1)大多数阻燃剂为添加型粉体材料,极性一般都很强,具亲水基,和亲油的聚合物基体不相容,添加量少时,达不到阻燃效果;量大时,容易与基体界面产生空隙,降低 塑木 的物理力学性能。

2)塑木的阻燃不仅涉及木材阻燃、高分子材料阻燃,还与二者的相互作用有关,阻燃情况非常复杂,致使一些适合在木材或塑料中应用的阻燃剂不能直接应用到塑木阻燃上,研究表明APP对塑木复合材料的阻燃不同于塑料,在塑料中添加PER可明显改善APP的阻燃性能,而在塑木中,未观察到PER的阻燃增效作用,这是因为塑木的木质纤维材料充当了碳源的作用。塑木阻燃机理研究也刚起步,至今未有十分明确的报道。

3)单一阻燃剂效率低,对聚合物材料物理机械性能影响大,多种阻燃剂的协效是一个热点,但各种阻燃剂复配过程中有可能出现交互影响或其他新的问题,协同机理探讨及阻燃剂改性显得十分关键。

为了改善塑木阻燃效果,解决其加工中遇到的问题,今后应在塑木阻燃剂改性方面进一步研究。需要综合考虑各方面的影响因素,为拓展塑木在其他行业的应用打下坚实的基础。

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1)纳米技术:纳米材料具有表面效应、量子尺寸效应和小尺寸效应,将阻燃剂制成纳米材料可使其在性能上优于常规阻燃剂,即具有高的阻燃性和好的界面相容性。

2)接枝改性技术:接枝改性阻燃剂的目的是通过化学偶联剂与阻燃剂表面的亲水性官能团发生作用,使阻燃剂从亲水向疏水转变,增强阻燃剂材料与聚合物基体的相容性,提高其在塑木中的分散性,以弥补阻燃剂的加入对塑木原有性能所造成的不利影响。

3)微胶囊技术:微胶囊技术是指利用天然或合成高分子为囊材,将固、液、气态的物质包覆起来,形成一定粒径范围的具芯-壳结构的微型胶囊技术。通过该技术可很好的保护囊内芯材理化性质不被破坏,可减小有毒物质对环境或人身造成的影响,可设想将阻燃剂包覆在有机物壁材的囊壳中,能有效改善阻燃剂与复合材料基体的相容性,增强阻燃效果。

 

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