炭含量对竹炭/高密度聚乙烯复合材料电磁屏蔽和力学性能的影响

为了探究竹炭含量对竹炭基复合材料性能的影响,以竹炭(BC)和高密度聚乙烯(HDPE)为原料,采用"熔融挤出-模压"成型工艺制备竹炭/高密度聚乙烯(BC/HDPE)复合材料,通过对不同竹炭含量的BC/HDPE复合材料进行测试,研究炭含量对复合材料力学性能、热性能、电磁屏蔽性能以及微观结构的影响.结果表明,竹炭对BC/HD...     

3种偶联剂对PVC木塑装板力学性能的影响

通过测试PVC基木塑装饰板的物理力学性能,研究3种偶联剂及偶联剂添加量对PVC木塑装饰板的抗弯强度、表面结合强度、板面握螺钉力和吸水厚度膨胀率的影响。结果表明：采用铝酸酯偶联剂PVC木塑装饰板的抗弯强度、表面结合强度、板面握螺钉力最大,72h吸水厚度膨胀率最小为0.47%;同时当铝酸酯添加量2%增加至6%时,PVC木塑装饰板的抗弯强度、表面结合强度、板面握螺钉力分别增加了7.9%、11.9%、10.8%72h吸水厚度膨胀率呈现先减后增趋势。     

蓖麻油基含硅阻燃增塑剂的合成及其在聚氯乙烯中的应用

为提高增塑剂的阻燃性能,以可再生资源蓖麻油合成了一种蓖麻油基含硅阻燃增塑剂(Si-ECO),并将其应用到聚氯乙烯(PVC)中。首先将蓖麻油与三甲基氯硅烷反应得到中间体(Si-CO),再与双氧水、甲酸等进行环氧化得到最终产品。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(~1H NMR)对分子结构进行表征。将该蓖麻油基含硅增塑剂与PVC以及其他助剂进行共混注塑,得到不同含量Si-ECO的PVC树脂。以动态机械分析(DMA)、热重(TG)以及极限氧指数(LOI)等方法测试共混树脂的热力学性能和阻燃性能;以万能力学试验机表征力学性能。试验结果表明:随着Si-ECO阻燃增塑剂含量的增加,其热稳定性有所提高,同时残炭量也增加到4.72%;通过DMA分析可知,该蓖麻油基增塑剂Si-ECO与PVC具有良好的相容性,且能有效提高树脂的阻燃性能,体系的LOI从25.0增加到30.7,热释放速率(HRR)和总释放热(THR)分别为263.14 k W/m^2和29.5 MJ。以蓖麻油为基础合成具有阻燃功能的增塑剂具有广阔的发展前景。     

木质素/PVC复合材料的研究与发展

阐述了将木质素磺酸盐与聚氯乙烯(PVC)熔融挤出制备木质素/PVC复合材料。该产品物理力学性能优于普通人造板,无甲醛释放,可循环再利用,有很好的环境效益。     

热处理对竹炭远红外发射率的影响

竹炭是一种优良的可再生生物质碳材料,具有独特的孔隙结构和吸附性能,常用于制备各种功能复合材料,而竹炭因其优异的远红外反射性能被广泛应用于保暖织物和健康保健等领域。通过元素分析、FT-IR、BET和XRD等表征方法分析了热处理后竹炭的性能特征,并研究了竹炭远红外发射率的影响因素。结果表明:对竹炭进行热处理后,随着温度的上升,竹炭红外发射率呈现先维持相对稳定阶段而后上升的趋势,然后保持在较高值的现象。对竹炭进行表征后发现:当热处理温度低于600℃时,竹炭固定碳等组分相对稳定,其红外发射率保持稳定且无显著变化;在温度600~800℃时,其红外发射率与温度则呈线性正相关;当温度超过800℃时,竹炭红外发射率保持在较高值;比表面积试验表明800℃热处理时比表面积达到最大值,竹炭远红外发射率与其比表面积呈正相关,而与其平均孔径则呈负相关;XRD结果表明竹炭的结晶度会影响其远红外发射率,但关联性较弱。由此可知,竹炭热处理可以提高其远红外发射率,热处理以800℃为宜,远红外发射率性达到0.95,且竹炭远红外发射率主要受其固定碳质量分数影响,此外还受比表面积和孔径的影响。     

聚苯胺/竹炭复合材料的制备及性能研究

利用竹炭(BC)的导电性和特殊的多孔结构,结合聚苯胺(PANI)的导电性,通过原位溶液聚合法制备了具有导电性能的聚苯胺/竹炭(PANI/BC)复合材料,考察了各种反应条件对复合材料电导率的影响.利用四探针、红外光谱、扫描电镜对复合材料的导电性能、分子结构、微观形貌进行表征测试.结果表明:当苯胺用量为1mL,引发剂过硫酸...     

金佛山方竹材的热解及产物性能研究

以金佛山方竹材为原料,通过综合热分析仪进行热解特性的测试,经传统砖土窑在炭化最高温度850℃,炭化周期10 d条件下制得方竹炭,对其理化性能、吸附性能、远红外辐射率和微量元素等测试分析;采用自制的小型炭化炉制备竹醋液,并用气相色谱—质谱联用仪(GC/MS)对组分含量测试。结果表明,方竹材热解特征曲线与毛竹材基本相近;方竹炭的基本理化性能指标符合《竹炭》等国家行业相关标准要求;方竹竹炭具有较高的远红外辐射率、富含多种微量元素,且对甲醛、苯、TVOC和氨具有较强的吸附性;方竹醋液有机物主要为有机酸、酚类、酯类、酮类等等。     

2种广东丛生竹炭性能的研究

利用广东小叶龙竹和马来甜龙竹2种丛生竹,在砖土窑设备中炭化制取竹炭。测试分析其基本理化性能,进行甲醛、苯等有害物质吸附特性试验,并用扫描电子显微镜分析其微观结构。研究结果表明:(1)2种丛生竹炭的基本理化性能差异不明显,但小叶龙竹炭比表面积是马来巨竹炭的3倍,相差比较大。(2)2种竹炭对甲醛、氨、苯和甲苯都具有吸附功能,但吸附的回归方程不同,吸附效果小叶龙竹炭比马来巨竹炭好。(3)经电子扫描电镜观测2种竹炭的微观结构是有差异的。     

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、La2O<,3>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.     

雷竹炭理化性质及Hg2+吸附性能测定

对用4年生的雷竹竹秆在传统的竹材炭化窑中烧制获得的雷竹炭进行理化性质及其在Hg2+溶液中对Hg2+的吸附性能测试,结果表明:①雷竹炭的水分、灰分、挥发分、固定碳、pH等基本理化性能指标均达到<竹炭>(DB33/T467-2004)要求;②雷竹炭中K、Ca、Na、Mg元素的含量较高,其中钾含量最高,达11730 mg/kg,Hg、Cd、Cr、Se等重金属未被检出,As、Pb、Co、Ni、Sr等重金属的含量均小于1 mg/kg;③雷竹炭对Hg2+具有较强的吸附性能,吸附率与雷竹炭的粒径,作用时间,HgCl2溶液的pH、浓度,雷竹炭用量,吸附温度等因素有关,在雷竹炭粒径为0.25～0.37 mm,添加量10 mg,处理温度35℃,pH6的条件下,对Hg2+的吸附率在96.0%以上.     

分子筛前驱体对定向刨花板性能的影响

人造板阻燃研究中常将分子筛用作阻燃添加剂或协效剂,但合成分子筛通常使用水热方法,耗能大、流程复杂。本研究采用LTA型分子筛的合成前驱体浸渍处理刨花并制备阻燃定向刨花板(OSB)。通过热重分析(TGA)和极限氧指数(LOI)测试对浸渍处理刨花的热分解行为和燃烧性能进行考察,采用锥形量热测试和力学性能测试探究了分子筛前驱体处理刨花对OSB阻燃性能和力学性能的影响,并考察了残炭的微观形貌和元素组成。结果表明:分子筛前驱体浸渍处理提高了刨花的成炭性能和热稳定性,浸渍处理刨花的LOI由19.1%提升到44.0%,达到难燃级别。浸渍处理刨花制备的OSB第1、第2热释放速率峰值分别降低了48.1%和32.2%,总热释放量和总烟释放量较对照组分别降低了42.4%和47.0%。浸渍处理OSB的可燃气体产量减少、残炭量明显提升,同时在刨花表面生成Na₂CO₃和α-Al₂O₃等物质,提升了炭层稳定性,表明分子筛前驱体在气相和凝聚相方面均能起到阻燃作用。分子筛前驱体在刨花表面的沉积使刨花含水率提高、胶层的胶接性能下降,导致浸渍处理刨花制备的OSB各项力学性能均有所下降,但仍满足定向刨花板行业标准LY/T 1580—2010中OSB/3型刨花板的性能要求。     

含磷型聚合甘油脂肪酸酯阻燃增塑剂的制备与应用

为了提高油脂增塑剂的阻燃性,开发以生物柴油副产粗甘油为直接原料的高附加值产品,以粗甘油、油酸和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为主原料,经聚合、酯化、环氧化和开环反应,合成含磷型大分子阻燃增塑剂DOPO-环氧乙酰化聚合甘油脂肪酸酯(DOPO-EAPFAE),并通过红外谱图(FT-IR)和核磁共振(~1H NMR)确认了其结构。研究了DOPO-EAPFAE用量对聚氯乙烯(PVC)体系力学性能的影响;通过对PVC样条的热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)测定和垂直燃烧测试等,分析了PVC制品的热稳定性和阻燃性能。结果表明:当DOPOEAPFAE代替邻苯二甲酸二辛酯(DOP)用量为60%时,PVC样条仍具有良好的力学性能;而LOI从21.3上升到了28.7,阻燃级别达到V0级;说明该阻燃增塑剂可有效地改善PVC增塑体系的阻燃性。与小分子阻燃剂磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP)相比,DOPO-EAPFAE阻燃性不仅优于TCPP,而且具有更好的热稳定性能。     

马来海松基环氧纳米复合材料的制备及性能研究

以松香为原料,通过Diels-Alder加成制备了马来海松酸酐(MPA),再经过酯化、闭环反应得到了马来海松基环氧树脂(MPA-ER),并用FT-IR和1 H NMR对MPA和MPA-ER的结构进行了表征。进一步将多壁碳纳米管(MWCNTs)与MPA-ER共混制备了一系列的MPA-ER/MWCNTs复合材料,对其力学性能和热性能进行了表征,并探究了不同MWCNTs添加量对马来海松基环氧纳米复合材料力学性能和热性能的影响。研究结果表明:FT-IR和1 H NMR证实成功制备了MPA和MPA-ER。MWCNTs在MPA-ER中分散均匀,断面具有河流状纹路,MWCNTs的添加使得MPA-ER/MWCNTs的力学性能显著提高,当MWCNTs的添加量为1.2%(以MPA-ER质量计,下同)时,复合材料MPA-ER/MWCNTs(1.2)的力学性能达到最优,冲击韧性、拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率分别为15.11 kJ/m^2、40.42 MPa、105.45 MPa和14.80%,与MPA-ER相比分别增加了159%、160%、102%和135%。同时,锥形量热测试中MPA-ER/MWCNTs(1.2)复合材料的峰值热释放速率和残炭率分别为324 kW/m 2和9.18%,与MPA-ER相比,峰值热释放速率下降了14%,残炭率增加了68%,表明MWCNTs的添加使得MPA-ER/MWCNTs的热稳定性和阻燃性有所提高,MPA-ER/MWCNTs(1.2)复合材料阻燃性能的提高主要归因于添加MWCNTs有效地增加了环氧树脂的交联密度,使其在内部形成比较致密的炭层,进而通过部分隔绝外部热量和空气来达到阻燃的效果。     

Synergistic effect of melamine polyphosphate and aluminum hypophosphite on mechanical properties and flame retardancy of HDPE/wood flour composites

In this paper, the influence of melamine polyphosphate (MPP) and aluminum hypophosphite (AHP) on mechanical properties, flame retardancy and thermal degradation of high-density polyethylene/wood flour composites (HDPE/WF) was investigated. The synergistic effect of MPP and AHP was investigated. Polyethylene grafted with maleic anhydride (PE-g-MAH) was used as coupling agent. The experimental data demonstrated that the HDPE/WF composites with 35 wt% MPP/AHP (3:2) could achieve a LOI value of 29.6 % and UL-94 V-0 rating. In addition, the cone value also revealed that the heat release rate and the smoke production rate were clearly reduced. SEM results showed that the synergistic system (MPP/AHP = 3:2) could form a dense and thick char layer and good adhesion between wood flour and HDPE matrix, which prevented the transfer of heat flux and fuel gases. Incorporation of MPP and AHP improved the thermal stability of HDPE/wood flour as observed from the thermogravimetric analysis results and also enhanced the thermal resistance of char layer at high temperature based on scanning electron microscopy observation.     

Flammability Properties of Composites of Wood Fiber and Recycled Plastic

Flammability properties of composites of wood fiber and recycled plastic were evaluated by the cone calorimeter and oxygen index chamber. Results were shown as follows: 1) Wood-PVC composite showed worse thermal stability on time to ignition (TTI) and mean heat release rate (MHRR), but better performance on heat release rate (HRR) and mean efficient heat of combustion (MEHC); wood-PP composite had better thermal stability properties, but was worse on other fire performance; 2) Compared with wood-PVC composi...     

Lignosulfonate/APP IFR and its flame retardancy in lignosulfonate-based rigid polyurethane foams

Lignin containing substantial aromatic rings and high content of carbon has been employed as carbonizing agent to investigate the flame retardancy in the lignin/ammonium polyphosphate (APP) intumescent flame retardant (IFR) system. In addition, owing to the abundant phenolic and aliphatic hydroxyl groups, lignosulfonate, which is considered as a renewable aromatic macropolyols, substituted part of diethylene glycol (DEG) and copolymerized with isocyanate to produce lignosulfonate-based rigid polyurethane (LRPU) foams. Thermal stability was characterized by thermogravimetric analysis (TGA), and flame retardancy was investigated by limiting oxygen index (LOI) and cone calorimetry testing (CCT). Lignosulfonate increases thermal stability of LRPU foams and LRPU containing 15 wt% of lignosulfonate based on DEG (L₁₅RPU) give rise to the best thermal stability. When 15% of lignosulfonate incorporated in the LRPU, reduced the heat release rate (HRR) and total heat release (THR) value 21 kW/m² and 13 MJ/m², respectively, and postponed 96 s time-to-peak carbon monoxide production than that of pure DEG rigid polyurethane (RPU) foam, the LOI values increased progressively with lignosulfonate content increasing. These results showed that lignosulfonate polyol may substitute polyol to produce lignosulfonate-based RPU foam and the presence of lignosulfonate could improve the flame retardancy. The mass loss gradually decreases with increasing APP addition, and the highest char yield was obtained from LRPU5 foam which at the lignosulfonate-to-APP ratio is 1:5. At the lignosulfonate-to-APP ratio of 1:5, the LOI value increased over 30%, and the HRR value reduced and the time-to-peak HRR postponed significantly. In addition, LRPU5 foams give rise to the lowest effect heat combustion (EHC) value, less smoke, and carbon monoxide (CO) production. Lignosulfonate acts as carbonizing agent in the lignosulfonate/APP IFR system, and the best fire retardancy is obtained at 1:5 of lignosulfonate-to–APP ratio.     

新型氮-磷-硫/单分散二氧化硅复合阻燃剂的阻燃效果

通过利用各元素之间的协效作用，在二氧化硅表面与氮、磷、硫元素发生接枝共聚制备成氮-磷-硫/二氧化硅（N-P-S/SiO₂）复合阻燃剂，用来对竹基板材进行改性处理，研究其对板材的阻燃性能。结果显示，经N-P-S/SiO₂复合阻燃剂处理的竹板材载药能力及阻燃性能均优于浸渍N-P-S处理的样品，随着时间的增加竹板材的载药量呈现出先上升后趋于稳定的变化趋势；TG/DTG结果显示，经N-P-S/SiO₂复合阻燃剂处理的样品有较高的残炭量（32.1%）及热稳定性。     

双尾管脉冲发动机的工作特性

为了系统探究双尾管脉冲发动机的工作特性,自行设计了功率为30 kW的Helmholtz型双尾管脉冲发动机,建立了脉冲发动机燃烧室内气流压力、温度及燃油消耗率的测试系统。分析研究了油门开度对燃烧室内气流压力特性、温度以及发动机工作频率相互之间的影响关系。试验结果表明,随着油门开度加大,燃油消耗率在1~4油门开度下显著增加,燃烧室压力幅值大致呈先减后增趋势,并在3油门开度下达到最小;燃烧室温度以及发动机工作频率均先增大后减小,并在3油门开度下达到最大。燃油消耗率与油门开度之间呈线性增长关系,燃烧室内气流温度与脉动频率均与油门开度之间呈现一致的倒U形关系,与气流压力脉动幅值呈现相反的U形关系。即双尾管脉冲发动机脉动燃烧工作所形成的自激振荡耦合关系,对应着燃烧室与尾管内脉动振荡气流的高脉动频率、低压力脉动幅值及高气流温度的相互耦合关系,反之亦然。本研究设计的600,800和1000 mm不同尾管长度条件下的双尾管脉冲发动机均能轻易启动并在1~3油门开度下稳定工作,表明双尾管脉冲发动机具有较好的声学条件,与一定油门开度相匹配,易形成良好的振荡燃烧耦合关系,实现稳定工作。