PEI/APP改性脲醛树脂制备阻燃胶合板及性能

以聚乙烯亚胺(PEI)为改性剂处理聚磷酸铵(APP)制备得到APP@PEI阻燃体系,并将其加入到脲醛树脂(UF)中,制备阻燃胶合板。研究了APP@PEI对UF胶黏剂理化性能的影响,并进一步探讨其对胶合性能及阻燃性能的影响。结果表明:APP、PEI和APP@PEI对UF的黏度、pH和固化时间均有影响。当APP添加量为10%时,UF的黏度由3.843 Pa·s上升至8.270 Pa·s,pH降至5.67,固化时间由91 s降至87 s;当PEI添加量为0.91%时,由于UF体系中支化和交联程度增加,黏度上升至41.433 Pa·s,pH和固化时间分别提升至9.91和116.3 s;而APP@PEI能降低对UF各项性能的影响,添加10%APP@PEI时UF的黏度、pH和固化时间分别为5.966 Pa·s、6.33和94.3 s。添加APP后,胶合板的胶合强度均低于Ⅱ类胶合板强度标准(0.7 MPa);添加PEI后,胶合板的胶合强度能够提升18%以上;APP@PEI添加量为10%时,胶合板的胶合强度达0.85 MPa,高于Ⅱ类胶合板强度标准要求。添加APP、PEI和APP@PEI对胶合板的阻燃性能有不同影响,单独添加PEI无法改善胶合板的阻燃性能,当APP和APP@PEI添加量为10%,15%和20%时,胶合板的极限氧指数(LOI)分别比未添加阻燃剂时提高0.8%,2.0%,2.5%和1.2%,2.2%,3.1%。     

纤维素纳米晶体/SiO_2纳米复合胶体对水性丙烯酸涂料性能的影响

为改善纳米SiO_2在水性聚丙烯酸(poly acrylic acid,PAA)涂料中的分散性,以纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystal,CNC)为模板,正硅酸乙酯为硅源,通过溶胶凝胶法在CNC表面原位聚合形成纳米SiO_2,制备CNC/SiO_2复合胶体,并以复合胶体改性水性PAA涂料,探讨了CNC、纳米SiO_2以及CNC/SiO_2复合胶体对水性PAA涂料的影响规律。结果表明,以CNC为模板负载SiO_2制备得到的CNC/SiO_2复合胶体加入水性PAA涂料中可以有效提高SiO_2在PAA涂料中的分散性,改善了SiO_2与PAA的界面相容性。经CNC/SiO_2复合胶体改性后,PAA涂料中形成了氢键和微量的酯基。相比CNC和SiO_2,CNC/SiO_2复合胶体改善了水性PAA涂料的物理力学性能。当CNC/SiO_2复合胶体添加量为5%时,PAA涂料的硬度由H增大到6H,附着力由四级提高到一级,黏度由979.3 mPa·s减小到480.8 mPa·s,表干时间由60 min延长至130 min。     

木塑复合材料阻燃研究新进展

木塑复合材料兼具木材的生态性和塑料的可加工性,是一类生态环保材料。然而,木塑复合材料易燃,限制了其在室内领域的应用。对木塑复合材料进行阻燃处理,使其达到相应的阻燃级别可以促进该材料在公共场所建筑和室内装饰领域的应用,进一步提升其市场价值。近年来,采用复配技术和表面改性技术改善阻燃剂与木塑复合材料的界面相容性,同步提升阻燃效率、力学性能和工艺性能成为研究的重点。笔者从木塑复合材料的燃烧特性出发,概述了金属系(金属氢氧化物、含金属元素的其他结构化合物)、硼系、磷系和碳系阻燃剂与其他元素阻燃剂进行复配协同提升木塑复合材料阻燃抑烟的研究进展,进一步阐明了复配体系的构筑机制及协同阻燃机理,重点探讨了基于炭层阻隔效应的凝聚相阻燃机理,并且讨论了复配体系对力学性能的影响规律。最后分析了复配体系存在的不足,指出开发适用于木塑复合材料的阻燃体系,使其与木塑复合材料形成良好的界面相容性,并同步提升阻燃效率、力学性能、工艺性能,以及降低生产成本仍是未来研究的重点。     

MAPP对麦秸纤维-聚丙烯复合材料热力学性能的影响

以麦秸纤维为增强材料、聚丙烯为基体物质、马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）为改性剂,制备麦秸纤维-聚丙烯复合材料。利用DMA、DSC、TG和SEM,探讨了MAPP的添加量（质量百分比1%、2%、5%、10%）和麦秸纤维形态（9、9～28、28～35、35目）对麦秸纤维 聚丙烯复合材料的热力学性能和结晶性能的影响。结果表明:①当MAPP的添加量为2%时,麦秸纤维-聚丙烯复合材料的储能弹性模量减小;当MAPP的添加量增加到5%、10%时,复合材料的储能弹性模量增加。②在麦秸纤维-聚丙烯体系内添加MAPP后,麦秸纤维 聚丙烯复合材料的结晶温度提高约1℃,结晶度增加了4%～8%;麦秸纤维以28～35目的形态作为聚丙烯基体的增强材料时,其复合材料的结晶温度为122.7℃,结晶率达到45.8%。③麦秸纤维-聚丙烯复合材料的热分解峰温分别为355和460℃。④麦秸纤维以纤维束的形态分布在基体聚丙烯中起增强作用,在整个体系内,麦秸纤维局部团聚且断裂明显。添加MAPP后,有利于基体物质在麦秸纤维表面的均匀覆盖。      

生物源纳米二氧化硅对脲醛树脂降醛作用的研究

利用稻秸提取的生物源纳米二氧化硅,探讨了生物源纳米二氧化硅的添加量(0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)和改性温度(50℃和70℃)对脲醛树脂胶黏剂同化特性、甲醛释放量和胶合强度的影响。结果表明,随着添加量从0增加到2.0%,甲醛释放量降低,胶合强度总体增加。改性温度为50℃时,生物源纳米二氧化硅在脲醛树脂中能够均匀分散,起到偶联剂的作用,胶的同化时间逐渐延长,甲醛释放量降低,胶合强度增加。     

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。     

纳米二氧化硅在稻秸上的形态分布及制备工艺

为了实现农作物稻秸的多层分级利用,采用扫描电子显微镜和X-射线能谱分析仪分析硅在稻秸单元表面的存在形式和分布形态,并进一步利用稻秸制备成微纳米二氧化硅,探讨热解温度(575、675、775℃)和热解时间(2、4h)对二氧化硅得率和粒径的影响。研究表明,硅主要以二氧化硅的形式存在于稻秸表面的颗粒物区,质量分数达12.8%。热机械处理可以减小硅的粒径。在相同的热解温度下,热解时间从2h增加到4h,二氧化硅颗粒粒径逐渐增大,并且使纳米二氧化硅得率保持在8%以上。。在相同的热解时间下,热解温度上升使得二氧化硅粒径变大。球磨处理可以改善二氧化硅颗粒的团聚现象,并且使粒径从18.94μm下降到6μm以下,处于小于100nm的比例增多。研究结果为以稻秸为原料制备纳米二氧化硅提供参考。     

稻草碎料——木纤维配比对复合板性能的影响

我国木材资源匮乏，农业剩余物十分丰富，利用农业剩余物部分替代木材原料可为缓解当前的原料供应矛盾提供解决的途径。在热压温度180℃、热压时间30s／mm、稻草碎料和木纤维施肢量分别为12％和11％、密度0．8g／cm^3的工艺参数条件下，就稻草碎料和木材纤维所占的不同比例对复合板材的物理力学性能的影响进行了研究，并在此基础上提出了进一步改进复合板材性能的建议和措施。     

聚电解质化聚磷酸铵对木塑复合材料性能的影响

以聚磷酸铵(APP)为原料,通过酸碱滴定法(t_1-APP、t_2-APP)、NaCl改性法(n-APP)和聚乙烯亚胺(PEI)改性法(p-APP)分别使APP聚电解质化,将制得的APP聚电解质加入木塑复合材料(WPC)中制备得到阻燃WPC。采用TEM、FT-IR对APP聚电解质的形貌及化学结构进行表征,采用TG、LOI及力学性能测试探讨APP聚电解质对WPC热性能、阻燃性能及力学性能的影响。结果表明:聚电解质化处理对APP形貌及晶体结构产生显著影响。经聚电解质化处理后APP结晶度及粒径尺寸下降,分散性显著提高,部分NH_4~+以NH_4Cl形式析出;且热解初始温度和峰值温度均有所提前,700℃下残余质量显著提高。聚电解质化处理后APP保持了其良好的阻燃性能,当添加15%APP聚电解质时,t_1-APP、t_2-APP、n-APP和p-APP的WPC极限氧指数分别为24.9%, 23.8%, 24.7%和24.8%,与同添加量未改性APP(25.0%)保持在同一水平。同时,添加15%APP聚电解质的WPC力学性能得到显著改善,其中添加15%p-APP的WPC综合性能表现最佳,拉伸强度和模量分别为19.48和4 853 MPa,拉伸断裂伸长率和冲击强度分别为13.85%和7.72 kJ/m~2,与添加15%未改性APP相比,分别提高了18.2%, 57.0%, 39.7%和15.9%。经PEI改性后获得的APP聚电解质可以同步实现WPC阻燃和增韧。当WPC中p-APP添加量继续增加至20%和25%时,阻燃性能将进一步提高,LOI分别达到25.7%和26.7%,但强度和韧性均有所下降。     

纳米SiO2 -APP 对木塑复合材料界面特性及力学性能的影响

用聚磷酸铵(APP)与阻燃协效剂纳米二氧化硅(SiO2 )制备了阻燃型木塑复合材料,并利用FTIR、SEM 和力学 性能测试仪,探讨纳米SiO2 的添加量(2%、4%、6%)和APP 的添加量(8%、10%、12%)对木塑复合材料的界面性 能和力学性能的影响。结果表明:1)当纳米SiO2 添加量为2% ~6%、APP 添加量为8% ~10%时,两者可以均匀地 分布在木塑复合材料的孔隙中,并且纳米SiO2 可以与木质纤维形成Si—O—C 结合,改善复合材料的界面性能;但 是,APP 添加量增加至12%时,纳米SiO2 和APP 之间会发生团聚,降低了复合材料的性能。2)当纳米SiO2 添加量 为2% ~6%、APP 添加量为8% ~10%时,木塑复合材料的拉伸强度和弯曲强度均比未添加纳米SiO2 、APP 的有所 增加,拉伸断裂伸长率基本保持不变,冲击强度降低。通过双因素方差分析可知,纳米SiO2 、APP 的添加量以及两 者之间的交互作用对拉伸性能、弯曲性能无显著影响,但APP 的添加量以及两者之间的交互作用对冲击强度有显 著影响。