木塑复合材料阻燃研究进展

对木塑复合材料(WPC)的阻燃研究进展进行了综合阐述,总结了近几年WPC用阻燃剂及阻燃处理方法的研究成果,并根据研究中存在的问题,着眼于提高阻燃剂的阻燃性及与WPC的相容性,展望了今后木塑复合材料在阻燃剂改性方面的研究方向。     

木塑复合材料阻燃技术研究现状和趋势

综述了近年来木塑复合材料的常用阻燃剂类型（主要指无卤阻燃剂）、阻燃处理工艺及其阻燃性能的研究现状,对木塑复合材料的燃烧性能进行了分析,并结合木塑复合材料在阻燃方面存在的问题对其未来发展方向进行了展望。     

竹质材料阻燃技术研究

竹质材料作为一种广泛应用的易燃材料,阻燃处理可以增强其耐火性能。文中概述了竹质材料的易燃特性和燃烧机理,总结了浸注法、表面涂覆法、化学改性法等阻燃剂处理的常用工艺,综述了磷氮系阻燃剂、磷氮硼复合系阻燃剂、树脂阻燃剂和金属氢氧化物阻燃剂的阻燃特点,并展望了竹质材料的阻燃研究方向,以期为未来竹质材料的阻燃改性研究提供参考。     

MPP和ADP复合阻燃剂配比对竹纤维/聚丙烯复合材料性能的影响

采用三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和二乙基次膦酸铝(ADP)为阻燃剂,通过无纺气流铺装和热压工艺制备阻燃竹纤维增强聚丙烯复合材料,探讨了阻燃剂MPP和ADP的配比对复合材料力学和阻燃性能的影响。结果表明:复合材料的拉伸强度和静曲强度随着阻燃剂的添加而明显下降,这是由于2种阻燃剂与基体材料之间界面相容性较差所致;单独添加阻燃剂时,弹性模量有所增加,而2种阻燃剂同时添加时,弹性模量有所下降。MPP与ADP复配使用比单独添加具有更好的阻燃效果。当MPP与ADP的质量比为2∶1时,复合材料的阻燃性能较优,其极限氧指数(LOI)达到31.2%,比无阻燃剂复合材料提高了65.1%,比单独添加MPP和ADP分别提高了17.7%和12.2%;其产生的炭层能够起到隔绝热量和氧气,同时阻止火焰传递,阻止可燃性气体挥发的作用,从而保护下方基材;其最大热释放速率和总热释放量分别为197 kW/m~2和52.1 MJ/m~2,分别比无阻燃剂复合材料降低了22.1%和21.9%;燃烧后的复合材料会产生大量残炭,其残炭率相比无阻燃剂复合材料提高了170.5%,有效地提升了复合材料的阻燃性能。     

无醛阻燃人造板的研究现状及发展趋势

木质材料因具有重量轻、强重比高、弹性好等优点被广泛应用于各个领域,但其可燃的特性限制了在某些方面的应用。阐述了现阶段木材阻燃剂种类及应用研究现状,包括卤系阻燃剂、磷氮系阻燃剂、无机阻燃剂,并对其阻燃机理及应用优缺点进行了对比。此外,重点对无醛阻燃人造板的研究现状进行了阐述,综述了近几年无醛阻燃人造板的研究进展,并对未来无醛阻燃人造板的发展方向进行了深入探讨。     

MAPP改性木粉/聚丙烯复合材料的物理力学性能

木塑复合材料的界面相容性是决定其性能的关键因素,通过添加偶联剂的方法能够改善其界面相容性,从而提高其性能。通过测定毛白杨木粉/聚丙烯复合材料的物理力学性能来研究木粉含量和偶联剂添加量对木塑复合材料物理力学性能的影响,为进一步研究木塑复合材料的界面相容性提供理论依据。研究结果表明:随着木粉含量的增加,复合材料的物理力学性能下降,并且在高木粉含量阶段影响显著;高木粉含量复合材料的性能较差,添加MAPP能显著改善其物理力学性能。     

偶联剂对木塑复合材料界面相容性的影响

采用单因子试验法重点研究了钛酸酯和铝酸酯作为木塑复合材料的偶联剂对木塑复合材料界面相容性的影响, 通过ESEM和FTIR等现代分析手段,揭示了两种偶联剂的作用机制和影响规律。研究表明:加入钛酸酯或铝酸酯可改善木塑复合材料的力学性能,且随着钛酸酯或铝酸酯用量增大,木塑复合材料力学性能呈先增大后减小的趋势。加入钛酸酯使木塑复合材料主要力学性能明显增强,加入铝酸酯则略有改善。     

纳米二氧化硅/有机磷协同阻燃木塑复合材料性能的研究

以桉木粉、低密度聚乙烯（LDPE）和马来酸酐接枝低密度聚乙烯（LDPE-g-MAH）为主要原料,采用熔融共混法制备木塑复合材料（WPC）,并以γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性纳米二氧化硅（Nano-SiO₂）与有机磷阻燃剂（D-bp）为复配阻燃剂对其进行阻燃改性。通过锥形量热、热重分析（TGA）对WPC的阻燃性能、热性能进行分析。结果表明:当改性NanoSiO₂与D-bp添加量分别为3%和7.5%时,协同阻燃WPC具有优异的综合性能,峰值热释放速率、总热释放量、峰值质量损失速率和峰值比消光面积分别为358.3 kW/m²、103.4 MJ/m²、0.123 g/s和693 m²/s,与未阻燃改性WPC相比分别降低25.7%、21.8%、51.6%和85.5%;失重5%的热分解温度和残炭率为276.2℃和17.9%,分别提高119℃和5.3%;拉伸强度也提高了61.8%。     

木塑复合材料阻燃改性中的主要影响因素

研究了木塑复合材料阻燃改性中的3个重要因素,即木塑比例、阻燃剂种类和阻燃剂的添加量对其性能的影响。结果表明:木塑比例对材料的综合性能影响最大,木粉与塑料的比例提高时,材料的耐水性能提高,而材料的阻燃性能降低,静曲强度降低;在不同种类的阻燃剂对材料的阻燃性能改性实验中,复合磷氮类阻燃剂效果最佳;阻燃剂的添加实验表明,随着阻燃剂添加的量增加,材料的阻燃性能提高,内结合强度加大,而耐水性能降低。     

共挤出成型木塑复合材料研究进展与应用

木塑复合材料(WPCs)是一类以热塑性聚合物为基体,以木质纤维为填充增强材料,通过熔融复合,采用挤出、注塑或模压等成型工艺而制备的复合材料,兼具木材的生态特性和热塑性聚合物的可重复加工性能,是一类生态和经济效益显著的环境友好材料,近几十年来获得飞速发展。然而,传统WPCs由于其耐UV老化性能差,受到长期力载荷和热负荷时易发生蠕变和热变形,由此导致的耐久性和安全性隐患制约了其市场发展,迫切需要加以解决并向高附加值和多功能化等方向拓展。共挤出成型木塑复合材料(Co-WPCs)是采用共挤出成型技术将不同组分的核/壳材料复合而成的多层木塑复合材料,可以较低的成本和较高的效率,赋予WPCs高附加值和多功能化。笔者主要介绍了Co-WPCs的研究现状,并结合核/壳结构的特征,概述了Co-WPCs的研究进展,包括力学性能、尺寸稳定性、耐候性能、阻燃性能等;重点阐述了2种新型Co-WPCs的发展状况,为共挤出木塑的创新和发展提供新思路;最后提出共挤出木塑复合材料发展所面临的挑战和问题,阐明了未来研究的重点。     

木纤维-热塑性复合材料界面相容性研究现状

分析了改善木塑复合材料界面相容性的方法,总结了木塑复合材料界面增容改性对其性能的影响。     

低温等离子体预处理对玻璃纤维增强木塑复合材料力学性能的影响

探讨了低温等离子体预处理对玻璃纤维增强木塑复合材料力学性能的影响。结果表明:1)低温等离子体处理可有效改善玻璃纤维和木塑复合材料之间的界面相容性。较优预处理参数为:氧气氛围,处理功率100W,处理时间90s。2)玻璃纤维经等离子预处理可有效提高木塑复合材料的力学性能,但处理功率为200W,处理时间180s时,可能对纤维结构造成破坏,导致复合材料的力学性能降低。3)微观形貌特征显示,处理组复合材料中的应力得到有效传递,纤维破坏形式以断裂为主;纤维及聚合物基体表面存在不同程度的刻蚀,从而增加了比表面积,有利于两者之间的界面相互作用。4)等离子体处理主要通过改变基材表面化学组成及刻蚀作用,两者协同可提高聚合物基体与玻璃纤维之间的界面结合能力。     

木粉加入量对木／塑复合材料性能影响的研究

研究了聚丙烯与木粉以不同比率复合而成的材料的物理力学性能和复合形态特征。结果表明：不同混合比率的聚丙烯与木粉进行复合后所得的复合材料，除冲击强度有所降低外，其它力学性能均比纯聚丙烯的有较大幅度的提高。木粉表面的酯化处理可以改善木塑界面之间的相容性和复合材料的均匀性。在木塑复合过程中木塑之间发生镶嵌现象使木塑之间产生物理结合。     

改善木塑复合材料界面相容性的途径

本文介绍了国内外在改善木塑复合材料的界面复合性能方面所采用的最新研究方法和取得的研究成果。几乎所有的研究都表明:在木塑复合过程中木材与热塑性高分子聚合物之间界面的粘合性能和作为填充物的木材在热塑性高分子聚合物基材中的分散性是影响木塑复合材料的物理、力学性能的主要因素。同时对如何改进木塑复合材料界面相容性的研究方法进行了系统的介绍。     

Effect of chemical modification on the properties of wood/polypropylene composites

对以铝酸酯为偶联剂对木粉进行表面改性处理后制备的木粉/聚丙烯复合材料的力学性能和形态学特征进行了研究。结果表明:铝酸酯偶联剂可以增加木塑复合材料的抗冲击强度,但会对复合材料的抗拉强度和抗弯强度造成负面的影响。对木塑复合材料的动态力学性能和微分扫描热量分析研究表明,以铝酸酯作为偶联剂,对木塑复合材料的储存模量和损失模量有少许增加,同时可降低材料的熔点和熔解热。利用扫描电镜观察木塑复合材料的木材与塑料界面发现,经铝酸酯处理过的木材与聚丙烯复合界面之间具有更好的相容性。这些研究结果表明,在木塑复合材料制造过程中利用廉价的铝酸酯作为木材化学改性剂,对改善复合材料的性质同样起作良好的作用。图6 表2 参16。     

木质材料阻燃研究的发展趋势

综述了木质材料阻燃的重要性和阻燃研究的历史，重点阐述了木质材料阻燃研究的遗留问题，即：阻燃剂的抗流失性，阻燃剂对木材性能和胶合性能的影响，阻燃体系的热稳定和耐老化性，以及成本问题。这些问题是用碍阻燃研究成果应用的关键，也为今后的研究指出了方向。     

阻燃刨花板阻燃剂的研制

以氨基树脂为载体,磷-氮系阻燃液与固体无机耐火剂所构成的刨花板用阻燃体系,采用阻燃剂与刨花直接混合的添加工艺,不会造成阻燃剂的浪费,不污染环境。所生产的阻燃刨花板主要物理力学性能达到国家标准。阻燃性能:氧指数40%～50%.1000℃火焰穿透时间15～25分钟,发烟等级为一级。对人低毒。     

木塑复合材料界面改性研究

木塑复合材料在资源综合利用与环境保护方面具有优势,近年来得到快速发展。但是天然纤维的强吸水性以及与塑料间的相容性问题是木塑复合材料获得较好力学性能的关键因素。针对国内外的研究现状,从纤维和塑料界面相容性着手,着重介绍了几种常用的物理和化学改性方法。     

磷氮系阻燃剂处理刨花板的应用研究

分析磷氮复合阻燃剂处理刨花板的机理，研究其在刨花板生产上的应用技术。结果表明，聚磷酸胺为主剂的有机磷氮复合阻燃剂对刨花板阻燃效果较好，产品的阻燃性能的物理力学性能指标达到了国家相关标准。     

木塑复合材料的研究现状与应用前景

木塑复合材料是一种新型环境友好材料，是现代材料工业发展的主要方向之一。掌握国内外的发展势态．深入研究其结构和界面特性，对改善木塑复合材料的物理力学性能，推进产品的发展历程是十分必要的，文章就木塑复合材料的研究现状及应用前景进行了阐述。