本文關(guān)鍵詞：木塑復(fù)合材料界面改性及阻燃機(jī)理的研究

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【摘要】：近年來,木塑復(fù)合材料(WPC)因其優(yōu)異的性能吸引了大量研究人員的廣泛關(guān)注,木塑界面相容性差及阻燃性能低限制了其應(yīng)用。經(jīng)常應(yīng)用的界面相容劑主要為硅烷偶聯(lián)劑,馬來酸酐接枝聚合物,兩者對界面改善效果有限,且對WPC的阻燃性能產(chǎn)生不利影響；含鹵阻燃劑添加量低阻燃效率高,但是燃燒過程中產(chǎn)生大量有毒氣體,易造成二次災(zāi)害；膨脹阻燃體系具有降低發(fā)煙量、綠色環(huán)保,但通常添加量較大,會降低WPC的力學(xué)性能。本論文針對高密度聚乙烯基木塑復(fù)合材料的力學(xué)及阻燃性能綜合改善展開工作。內(nèi)容主要包含以下三個部分：首先探討乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和兩種丙烯酸酯含量不同的乙烯-丙烯酸乙烯酯(EAA-3340, EAA-5990)三種極性共聚物對WPC的界面改進(jìn)效果。結(jié)果表明相同添加量的EAA-5990效果最好,其次是EAA-3340,EVA對WPC的相容性改善效果不明顯。與未改性的WPC相比,EAA-5990添加量為7%時拉伸強(qiáng)度為30.7MPa,提高了111.7%,斷裂伸長率提高100%；彎曲強(qiáng)度為53.5MPa,提高了85.8%。EAA-5590和EAA-3340顯著降低了WPC的吸水率和厚度膨脹率,而EVA卻提高了材料的吸水率和厚度膨脹率。FTIR分析表明EAA中的羧基與WF中的羥基形成氫鍵,這種作用力顯著提高了之間的結(jié)合力。SEM分析表明加入EAA后,WF/HDPE界面周圍無孔洞和縫隙。EVA加入后WF周圍依然存在大量孔洞和縫隙。其次以聚磷酸銨(APP)為阻燃劑,WF為阻燃協(xié)同劑。添加22%APP/40%WF時,氧指數(shù)(LOI)提高到30.5,垂直燃燒(UL-94)可達(dá)到V-0等級。錐形量熱(CONE)結(jié)果表明22%APP/40%WF共存顯著降低了材料的熱釋放速率(HRR),熱釋放總量(THR),并且降低了材料的質(zhì)量損失率。熱失重分析(TG)和紅外光譜分析(FTIR)表明APP與WF存在協(xié)同阻燃作用,APP促進(jìn)了WF降解成炭,提高了殘?zhí)亢�。最后通過陽離子交換法制備了APP和納米二氧化硅雜化新型阻燃劑(APP-K-nano SiO2)。22%APP-K-nano SiO2加入后,LOI提高到32.1,UL-94的燃燒時間顯著減小。與APP相比,APP-K-nano SiO2更能夠有效降低材料的HRR,PHRR,THR,SPR及TSP。TG結(jié)果表明APP-K-nanoSiO2的加入改變了材料的熱降解過程,提高了熱穩(wěn)定性,增加了殘?zhí)亢�。高溫煅燒FTIR分析可知APP-K-nano SiO2中的APP降解促進(jìn)WF形成炭層,APP降解產(chǎn)物與nano SiO2相互作用形成Si-O-P-N一體化交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)提高了炭層的致密性和強(qiáng)度,而致密的炭層能夠隔絕氧氣和熱量,提高WPC的熱穩(wěn)定性。同時EDS分析證明了Si元素對阻燃性能的提高是有利的。
【關(guān)鍵詞】：木塑復(fù)合材料 界面改性 阻燃機(jī)理 共聚物 聚磷酸銨
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB332
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 引言15
• 1.2 木塑復(fù)合材料簡介15-17
• 1.2.1 木塑復(fù)合材料的性能與應(yīng)用15-16
• 1.2.2 木粉結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能16-17
• 1.3 聚合物燃燒過程及阻燃機(jī)理17-18
• 1.3.1 聚合物的燃燒過程17
• 1.3.2 阻燃機(jī)理介紹17-18
• 1.4 化學(xué)法木塑復(fù)合材料界面相容性研究18-22
• 1.4.1 堿處理改性18-19
• 1.4.2 偶聯(lián)劑改性19-20
• 1.4.3 添加接枝共聚物20-21
• 1.4.4 添加共聚物21-22
• 1.4.5 木塑復(fù)合材料界面改性展望22
• 1.5 木塑復(fù)合材料無鹵阻燃研究進(jìn)展22-23
• 1.6 本課題的研究意義、研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)23-25
• 1.6.1 本題的研究意義23-24
• 1.6.2 本課題的主要研究內(nèi)容24
• 1.6.3 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)24-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分25-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)用料25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測試儀器25-26
• 2.3 性能測試和表征26-29
• 2.3.1 拉伸強(qiáng)度測試26
• 2.3.2 彎曲性能測試26
• 2.3.3 沖擊性能測試26
• 2.3.4 吸水率和吸收膨脹率測試26-27
• 2.3.5 掃描電子顯微鏡分析27
• 2.3.6 紅外光譜(FTIR)分析27
• 2.3.7 轉(zhuǎn)矩流變分析27
• 2.3.8 動態(tài)熱機(jī)械分析27
• 2.3.9 極限氧指數(shù)(LOI)測試27-28
• 2.3.10 垂直燃燒(UL-94)試28
• 2.3.11 錐形量熱測試28
• 2.3.12 熱失重分析(TGA)28-29
• 第三章 共聚物對木塑復(fù)合材料界面相容性影響29-45
• 3.1 引言29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)樣品制備29-30
• 3.3 結(jié)果與討論30-43
• 3.3.1. 拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長率31-32
• 3.3.2 彎曲強(qiáng)度與模量32-34
• 3.3.3 沖擊強(qiáng)度34-35
• 3.3.4 動態(tài)熱機(jī)械分析35-37
• 3.3.5 共聚物對木塑復(fù)合材料尺寸穩(wěn)定性影響37-38
• 3.3.6 轉(zhuǎn)矩流變性能測試38-39
• 3.3.7 紅外分析39-42
• 3.3.8 改性前后木塑復(fù)合材料界面微觀形貌觀察42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第四章 聚磷酸銨和木粉對木塑復(fù)合材料協(xié)同阻燃研究45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)樣品制備45-46
• 4.3 結(jié)果與討論46-53
• 4.3.1 氧指數(shù)、垂直燃燒及其協(xié)效阻燃分析46-47
• 4.3.2 錐形量熱分析47-50
• 4.3.3 熱失重分析50-51
• 4.3.4 煅燒樣品的紅外分析51-52
• 4.3.5 力學(xué)性能分析52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第五章 聚磷酸銨和納米二氯化硅雜化對木塑復(fù)合材料阻燃性能研究55-69
• 5.1 引言55
• 5.2 實(shí)驗(yàn)樣品制備55-57
• 5.2.1 雜化阻燃劑的制備55-56
• 5.2.2 阻燃木塑復(fù)合材料樣品制備56-57
• 5.3 結(jié)果與討論57-67
• 5.3.1 APP-K-nano SiO_2結(jié)構(gòu)紅外分析57-59
• 5.3.2 APP,APP-K-nano SiO_2的EDS元素組成分析59-60
• 5.3.3 熱失重分析60
• 5.3.4 APP-K-nano SiO_2對WPC的LOI,UL-94性能影響60-61
• 5.3.5 錐形量熱儀分析61-63
• 5.3.6 APP-K-nano SiO_2對WPC熱失重行為影響63-64
• 5.3.7 馬弗爐特征溫度煅燒殘?zhí)考t外分析64-65
• 5.3.8 錐形量熱殘?zhí)吭啬茏V分析65-66
• 5.3.9 錐形量熱殘?zhí)客庥^形貌及SEM微觀分析66-67
• 5.4 本章小結(jié)67-69
• 第六章 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 致謝77-79
• 研究成果79-81
• 作者及導(dǎo)師簡介81-83
• 附件83-84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：550209