hdpe%2f稻壳发泡木塑复合材料的制备及性能研究

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万方数据稻壳／HDPE发泡复合材料的制各及性能研究3．1．4HDPE／稻壳比例变化引起材料接触角的变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯213．1．5ttDPE／稻壳比例变化引起材料的导热系数的变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯223．1．6HDPE／稻壳比例变化的微观图分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．233．1．7HDPE／稻壳比例变化的TG图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯233．2本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯253．2．1HDPE／稻壳不同配比对复合材料性能影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25第四章不同发泡剂发泡HDPE／稻壳复合材料的性能研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯264．1偶氮二甲酰胺发泡HDPE／8舀壳复合材料的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯264．1．1AC发泡HDPE／稻壳复合材料的力学性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯264．1．2AC发泡HDPE／稻壳复合材料的表观密度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯284．1．3AC发泡HDPE／稻壳复合材料的吸水性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯294．1．4AC发泡HDPE／稻壳复合材料的接触角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯294．1．5AC发泡HDPE／稻壳复合材料的导热系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯304．1．6AC发泡HDPE／稻壳复合材料的微观图分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯304．1．7AC发泡HDPE／稻壳复合材料的TG图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．314．2碳酸氢钠发泡HDPE／稻壳复合材料的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯314．2．1碳酸氢钠发泡HDPE／稻壳复合材料的力学性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．324．2．2碳酸氢钠发泡HDPE／稻壳复合材料的表观密度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．344．2．3碳酸氢钠发泡HDPE／稻壳复合材料的吸水性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．354．2．4碳酸氢钠发泡HDPE／稻壳复合材料的接触角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．354．2．5碳酸氢钠发泡HDPEf稻壳复合材料的导热系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．364．2．6碳酸氢钠发泡HDPE／稻壳复合材料的微观图分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．374．2．7碳酸氢钠发泡HDPE／It'舀壳复合材料的TG图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．374．3丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯384．3．1丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的力学性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．384．3．2丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的表观密度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．404．3．3丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的吸水性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4l4．3．4丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的接触角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4l4．3．5丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的导热系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．424．3．6丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的微观图分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．424．3．7丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的TG图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．434．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．43 万方数据甘录4．4．IAC发泡结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯444．4．2小苏打发泡结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯444．4．3丁腈发泡结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．44第五章阻燃剂阻燃HDPE／f舀壳发泡复合材料性能的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．455．1聚磷酸铵阻燃I-IDPE／稻壳复合材料的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯455．1．1聚磷酸铵阻燃HDPE／稻壳复合材料的力学性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．455．1。2APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的吸水性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．475．1．3APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的接触角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．485．1．4APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的导热系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．485．1．5APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的氧指数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．495．1．6APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的微观图分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．505．1．7APP阻燃HDPE／N壳复合材料的红外光谱分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．505．1．8APP阻燃}DPE／稻壳复合材料的TG图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5l5．2氢氧化镁阻燃HDPE／稻壳复合材料的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯535．2．1氢氧化镁阻燃HDPE／稻壳复合材料的力学性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．545．2．2氢氧化镁阻燃I-IDPE／稻壳复合材料的吸水性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．565．2．3氢氧化镁阻燃ItDPE／稻壳复合材料的接触角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．575．2．4氢氧化镁阻燃HDPE／稻壳复合材料的导热系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．575．2．5氢氧化镁阻燃HDPE／稻壳复合材料的氧指数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．585．2．6氢氧化镁阻燃HDPE／稻壳复合材料的微观图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．585．2．7MH阻燃nDr'E／*舀壳复合材料的红外光谱⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．595．2．8MH阻燃皿PE／稻壳复合材料的TG图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯595．3纳米蒙脱土阻燃HDPE／稻壳复合材料的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯615'3．1OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的力学性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯625．3．2OMMT阻燃I-[DPE／稻壳复合材料的吸水性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6453。30MMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的接触角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯645．3．4OMMT阻燃HDPEff舀壳复合材料的导热系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6553．5OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的氧指数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯665．3．6OMMT阻燃HDPEtf舀壳复合材料的微观分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯665．3．7OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的红外分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯675．3．8OMMT阻燃I-1DPE／稻壳复合材料的TG图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．675．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯69 万方数据稻．壳／HDPE发泡复合材料的制备及性能研究5．4．1APP阻燃结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯705．4．2MH阻燃结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯705．4．3OMMT阻燃结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．70第六章结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．716．1结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯716．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯75致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．77 万方数据摘要HDPE／稻壳发泡木塑复合材料的制备及性能研究发泡木塑复合材料(FoamWoodPlasticsComposites，简称FWPC)以木基部分(如木粉，秸秆粉，棉秆粉，竹粉，果粉等)等为主要成分，经过一定的处理与塑料制品(如PE，PP，PVC，PS等)，并加入发泡剂(AC／ZnO,,J、苏打)等，进行发泡结合而成的一种新型环保复合材料。本论文通过添加不同的阻燃剂和不同的发泡剂制得阻燃型发泡木塑复合材料，利用现代分析测试技术与传统试验方法，研究不同阻燃剂和无卤阻燃剂及发泡剂对发泡复合材料的阻燃性能与力学性能的影响。本文以高密度聚乙烯(HDPE)及稻壳为主要原料，添加各种发泡剂(偶氮二甲酰胺，小苏打，偶氮二异丁晴)及其助剂。部分复合材料还添加了阻燃剂(聚磷酸铵，氢氧化镁及蒙脱土)以研究其阻燃性能。采用热压成型的工艺制备了HDPE／稻壳发泡木塑复合材料，并通过实验测定其力学性能，吸水性能，导热系数及微观图分析和热重分析。通过对各复合材料的实验得出以下结论：(1)用AC(偶氮二甲酰胺)对HDPE／采3壳发泡复合材料发泡的实验结果表明：当AC含量为1wt％时，复合材料的力学性能和防水性能较好，但保温性能不佳。而当AC含量为1．5wt％时，复合材料的保温性能最好，但是力学性能和防水性能均有所下降。考虑到经济性，AC含量为1wt％一1．5wt％时其热失重残碳率高，各项力学性能及物理性能优。(2)使用小苏打对HDPE／稻壳发泡复合材料发泡。通过添加不同含量的小苏打制备一系列复合材料，对含不同量小苏打的复合材料进行实验，分别测试了其力学性能，吸水性和物理特征等材料性能。结果发现当小苏打含量为1．5wt％时，复合材料的热失重残炭率较高，且此时的力学性能，保温能力及防水性能均较佳。综合性能较好。(3)使用偶氮二异丁腈(AIBN)对HDPE／稻壳发泡复合材料发泡，通过添加不同量的偶氮二异丁腈制备了一系列的复合材料，对含不同量偶氮二异丁腈的复合材料进行实验，分别测试了其力学性能，吸水性能和物理特征。结果显示：对比以上两种复合材料的发泡情况和各项性能来说，用丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料效果都差了不少，且丁腈本身在分解时会产生有害气体，对人体和环境有伤害。所以在不考虑成本的情况下不建议使用丁腈作为发泡剂对HDPE／稻壳复合材料进行发泡。 万方数据HDPE／稻壳发泡复合材料的制备及性能研究f4)使用含量为1．5wt％的小苏打作为发泡剂制备HDPE／稻壳发泡复合材料，添加不同含量的聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂，考查了不同APP含量复合材料的力学性能，吸水性能和物理性能。结果表明：在APP含量不超过10wt％时，少量添加APP对复合材料的力学性能时有所改善的，但是超过了lOwt％以后，APP的添加就会对复合材料的力学性能有不良影响。同时APP的添加对复合材料的防水性能也有一定的影响，随着APP的添加，复合材料的吸水性呈上升趋势，而接触角下降。导热系数也在APP含量为10wt％时最低。所以综合以上实验结果APP含量为10wt％时，复合材料的性能最好。(5)使用含量为1．5wt％的小苏打作为发泡剂制备HDPE／稻壳发泡复合材料，添加不同含量的氢氧化镁(MH)作为阻燃剂，考查了不同MH含量复合材料的各项性能如力学性能，吸水性，物理性能。结果表明：当MH含量为10wt％左右时，复合材料的热失重残炭率高，各项力学性能及物理性能和防水性综合较优。f6)使用含量为1．5wt％的小苏打作为发泡剂制备HDPE／稻壳发泡复合材料，添加不同含量的蒙脱土(0MMT)作为阻燃剂，考查了不同OMMT含量复合材料的各项性能如力学性能，吸水性，物理性能。结果表明：0MMT阻燃发泡复合材料的拉伸强度和弯曲强度在OMMT含量为1wt％最好，硬度和防水性能在OMMT含量3wt％时最好。冲击强度在OMMT含量为5wt％时最高但是蒙脱土的含量增加对材料的保温性能有不利的影响，综合各项指标和考虑到经济性，OMMT含量不宜超过3wt％。(7)使用含量为1．5wt％的小苏打作为发泡剂制备HDPE／稻壳发泡复合材料，添加不同比例的HDPE和稻壳制备一系列的复合材料，对这些复合材料进行实验。考查了不同配比下复合材料的各项性能如力学性能，吸水性，物理性能。结果表明：当HDPE和稻壳的比例为60wt％l,t40wt％时材料的热失重残炭率较高，且此时的力学性能，保温能力及防水性能均较佳。综合性能较好。关键词：高密度聚乙烯；稻壳；成型工艺：发泡复合材料；热失重；力学性能II 万方数据ABSTRACTFoamWood·plasticcompositematerial(FoamWoodPlasticsComposites，referredtoFWPCIisbasedwoodfibe(suchaswoodpowdegstraw,cotlonstalkpowder,bamboopowder,fi'uitpowder)asthemaincomponent，afterpretreatmentwiththethermoplasticresin(PE，PP,PVC，PSetc．)，andaddingfoamingagents(AC／ZnO，NaHC03etc．)tofoamtoaneweco‘friendlycompositematerial．ThispaperaddsdifferentkindsoffoamingagentsandflameretardantstomakeTheFoamWoodPlasticsComposite，usingmodemanalysisandtestingtechnologyandthetraditionaltestmethod，studiedtheeffectofdifl’erentkindsoffoamingagentsandnohalogenflameretardantstotheFoamWoodPlasticsComposite’Sflameretardationandmechanicalproperty．ThispaperuseHDPEandricehuskasmainrawmaterial，addingvariousfoamingagents(AC，NaHC03，AIBN)andprocessingaids．Partofcompositesaddflameretardant(APP，MH，OMMT)tostudyitsflameretardation．UsehotpressmoldingprocesstomakeHDPEMcehuskwoodplasticscomposites，andthroughtheexpedmentmeasureitsmechanicalproperties，waterabsorption，coefficientofthermalconductivityandthemicrocosmicfigureanalysisandthermalresidualanalysis．Thoughtheexperimentonthesecompositematerialshowthat：(1)TheexperimentresultofusingACtofoamHDPE／ricehuskfoamwoodplasticscompositeshows：usinglwt％AC，thecompositematerials’mechanicalpropertiesandwaterproofpropertiesisgood，butitsthermalinsulationpropertiesisbad．Whenusing1．5wt％AC，thecompositematerials’thermalinsulationpropertiesisbest，butitsmechanicalpropertiesandwaterproofpropertiesdeclined．Giventheeconomy,ACcontentisbetweenlwt％and1．5wt％itsthermalresidualcarbonrateishigh，andthemechanicalperformanceandphysicalpropertiesareexcellent．(2)UsingNaHC03tofoamHDPE／ficehuskfoamwoodplasticscomposite，byaddingdifferentcontentofNaHC03toprepareaseriesofcompositematerials，andexperimentthecompositematerialswhichcontentdifferentamountNaHC03，totestitsmechanicalproperties，waterproofproperties，andphysicalcharacteristicsetc．Theresultshowsusing1．5wt％NaHC03，itsthermalresidualcarbonrateishigh，anditsmechanicalproperties，insulatingpowerandwaterproofnessisgood．Comprehensiveperformanceisgood．(3)UsingAIBNtofoamHDPE／ricehuskfoamwoodplasticscomposite，byaddingdifferentcontentofAIBNtoprepareaseriesofcompositematerials，andexperimentthecompositematerialswhichcontentdifferentamountAIBN，totestitsmechanicalproperties，waterproofproperties，andphysicalcharacteristicsetc．Theresultshows：ComparedtheabovetwokindsofIIl 万方数据ItDPE／稻壳发泡复合材料的制备及性能研究foamingagents’foamingconditiontothecompositematerialandvariousperformance，usingAIBNtofoamHDPE／ricehuskfoamwoodplasticscomposite’foamingeffectisworsethantheothertwo，whendecomposition,AIBNitselfproducesharmfulgaswhichisbadforhumanbodyandenvironment．SowithoutconsideringthecostdoesnotsuggestuseAIBNtofoamHDPEMcehuskfoamwoodplasticscomposite．(4)Using1．5wt％NaHC03asfoamingagenttofoamHDPE／ricehuskfoamwoodplasticscomposite，addingdiffercontentofAPPasfireretardant，checkthecompositematerialwithdifferentcontentofAPP’mechanicalproperties，waterproofproperties，andphysicalcharacteristics．Theresultshows：usinglessthanlOwt％APP,addingasmallamountofAPPisgoodforcompositematerial’mechanicalproperties，over10wt％，APPwillhavebadaffectforcompositematerial’mechanicalproperties，anditswaterproofpropertiesisfallingtoo，addmoreAPPcompositematerial’water-absorbingqualityisrising，butthecontactangleisfalling．HeatconductivitycoefficientislowestwhenusinglOwt％APESoonthebasisoftheresultsabove，whenusing10wt％APPcompositematerial’performanceisbest．(5)Using1．5wt％NaHC03asfoamingagenttofoamHDPE／ricehuskfoamwoodplasticscomposite，addingdifferentcontentofMHasfireretardant，checkthecompositematerialwithdifferentcontentofMH’mechanicalproperties，waterproofproperties，andphysicalcharacteristics．Theresultshows：whenusing10wt％MH，thecompositematerial’thermalresidualcarbonrateishigh，mechanicalpropertiesandwaterproofpropertiesisgood．(6)Using1．5wt％NaHC03asfoamingagenttofoamHDPE／ricehuskfoamwoodplasticscomposite，addingdifferentcontentofOMMTasfireretardant．CheckthecompositematerialwithdifferentcontentofOMMT’mechanicalproperties，waterproofproperties，andphysicalcharacteristics．Resultshows：usinglwt％OMMTflameretardantfoamwoodplasticscompositeitstensilestrengthandbendingstrengthisbest．WhileitshardnessandwaterproofingpropertyisbestwhenOMMTis5wt％impactstrengthishighestwhenthecontentofOMMTis5wt％．ButthecontentofOMMTincreasehasanadverseeffectonthematerialoftheheatpreservationperformance，considertheeconomyandalltheperformanceabove，OMMTshouldlessthan3wt％．(7)Using1．5wt％NaHC03asfoamingagenttofoamHDPE／ricehuskfoamwoodplasticscomposite，AddingdifferentproportionsofHDPEandricehuskpreparationaseriesofcompositematerials，toexperimentthesecompositematerialcheckmechanicalproperties，waterproofproperties，andphysicalcharacteristicsofthesecompositematerial．Theresultshows：whenHDPE：ricehuskis40wt％：60wt％thecomposite’Sthermalresidualcarbonmteishigh，mechanicalpropertiesandwaterproofpropertiesisgood．Comprehensiveperformanceisgood．1v 万方数据ABSTRACTKeyword：HDPE；ricehusk；Moldingprocess；Foamedcomposites；thermalresidualcarbonrate；mechanicalpropertiesV 万方数据绪论1．1研究背景及意义第一章绪论众所周知，2l世纪人类所面临最大的危机是环境危机和能源危机，尤其是能源危机，自有人类活动以来，能源。一直就是人类赖以生存的必要资源之一。而在科技日益发展的今天，为了争夺日益紧缺的资源，各国之间爆发了一次又一次的战争，其中规模最大的两次战争为第一和第二次世界大战，这是人类历史上最大的灾难。一战共波及了31个国家共15亿人，战争导致了3100万人的伤亡，死亡人数达到1000万人以上⋯。而在二战中伤亡人数成倍增长，在战争进行的七年中，先后波及了60个国家，死伤9000万人，其中5000万人死亡。在两次世界大战之后美国更是发动了“石油战争”虽然没有两次世界大战影响广泛，伤亡巨大。但亦在人类的历史一l-_留下了不可磨灭的创伤。笔者认为人类的战争大多起源于对资源的争夺，那么在地球资源日益短缺的大环境之下，节能环保就成了人类当前解决能源问题的一大要点。我国是个能耗大国，人口多而资源相对短缺，进入改革开放的“快速发展轨道”之后对资源的需求日益增加。随着国家经济情况的好转，民众的生活水平不断改善，人们对物质生活的要求越来越高。就木制品而言不论是建筑业，运输业，纺织业还是塑料制品业都有着巨大的消耗。而伴随着森林资源的不断萎缩，我国的木材供给增长缓慢而需求却越来越大，导致了供求关系紧张。据谭秀凤12J研究数据显示蛰J2015年木材的供求差距为1．5亿m2，2020年约为2亿m2，到了2050年接近6亿m2。从以上资料不难发现木材的供求状况会越来越紧张。由于林业资源的紧张，阻燃型木塑发泡材料就应运而生。木塑复合材料(wPc)是一种人造材料，它以木粉(如稻壳，麦秸秆，竹粉等)经过一定的预处理和热塑性材料(如高密度聚乙烯，PVC等)用一定的工艺进行(有热压工艺和挤出工艺等)复合而成，还可以添加一些添加剂如偶联剂，发泡剂以改变复合材料的力学性能及表观密度等。13】由于其含有木质部分和塑料部分使得它具有这两种材料的双重属性，它的特性有【4]：使用寿命长，不易腐蚀，外观类似木质，硬度较高；较木材有更好的稳定性，不易产生变形，弯曲。无节疤，斜纹等外观瑕疵，有良好的机械性能，机械加工性好，易于成型[5‘71；加工工艺通用性强，可直接用一般塑料加工机械加工，无需更新设备，便于推广应用；还可以二次加工，可切割、可刨、粘接、用钉子或螺栓连接固定；还可以满足顾客对外形的个性化定制，规格进行调整，可以涂漆，灵活性强[出10】；和木制品不一样的是它不怕虫蛀，不易腐蚀，吸水性小彳i易变形；和塑料制品不一样的是由于植物纤维可被大自然吸收分解而植 万方数据HDPE／稻壳发泡复合材料的制备及性能研究物本身就是一种可再生的资源，所以木塑复合材料可被回收再使用，是一种环境友好且可再生的材料，这也复合人类的可持续性发展。综上所述WPC是一种很有发展前景的材料，其生产技术也被认为是一项有生命力的创新技术⋯。31。由此可知木塑复合材料不仅可业资源的供求关系可以推动我国的低碳环保可持续性发展。由于木塑复合材料是一种人造材料如果我们在其中添加一些添加剂可以避免术制品很多性能上的缺陷比如木制品易燃，容易被虫蛀，防吸水性能弱，不耐化学反应，易燃烧等，都能在木塑复合材料中很好的解决。而发泡的木塑复合材料还具有一定的保温性，加入了阻燃剂之后发泡木塑复合材料更可以有效的解决发泡材料一般性的弱点，即易燃。同时木塑复合材料还具备了部分塑料的特性即可塑性好，稳定性强并且具有着较好的力学性能。随着木塑材料制造技术和加工工艺的提高，复合材料的应用范围越来越大，如汽车内饰(丰田，大众，捷豹，路虎，尼桑，及一些自主品牌)、保温材料、手机壳(摩托罗拉推出了可定制的竹粉／HDPE复合材料后壳)、车上的零部件、市政维护用品等，越来越多的复合材料正在从实验室走向应用实验阶段。值得注意的是，有越来越多的资料表明轿车零部件产品开始逐渐采用木塑复合材料制造轿车内饰件基材，这已经成为此类产品发展的主要应用趋势之一【14。17|。除此之外还有建筑装潢的复合地板，装饰条等。虽然木塑复合材料有着很广阔的应用然而由于极性相差较大的木粉和塑料两者共混成型过程中，导致两者的不良兼容性，所以需要进一步提高复合材料的机械性能，并且由于两者都是易燃材料，所以复合材料易燃。由于这两个缺陷使复合材料在很多场合不能使用(例如对防火要求高，力学性能要求高的场合)，这是木塑复合材料急需解决的难题【l剐。目前处理复合材料机械性能的方法是接口耦合法和表面接枝法。其中接L|偶合法是使用偶联剂(如钛酸酯偶联剂，硅烷偶联剂等)处理木粉使偶联剂和植物纤维之间产生共价键以改变接口粘合性，而表面接枝法就是使用偶联剂在膜表面产生自由基，再让这些自由基和改性单体或功能基团进一步反应，从而达到改性的目的。表面接枝聚合法改性有以下特点：功能性物质或功能基团以化学键与微孔膜表面键合，在此方法的应用过程中功能性物质不会流失【19,20】。常用的表面接枝聚合改性方法按膜表面自由基生成方式不同可分为用马来酸酐和异氰酸酯等来接枝植物纤维。而对于阻燃性较差的问题，一般使用添加阻燃剂的方法解决，常用的阻燃剂有蒙脱土，氢氧化镁等12l】。1．2木塑复合材料的发泡发泡木塑复合材料就是添加适当的发泡剂(小苏打，AC等)，成核剂，助剂等以改善复合材料密度较大，力学性能差的问题，合理添加发泡剂可以有效降2 万方数据低材料密度提高机械性能。经过发泡剂处理的复合材料不仅可以达到降低密度(木塑复合材料的密度较纯木材高)，且由于经过发泡产生了泡孔结构可以有效降低热交换从而使材料具有一定的保温及隔音功能【23】。但是发泡后木塑材料的机械性能会弱于未发泡的材料，所以导致实用性降低，所以应采用微发泡，所以发泡剂的选择对发泡木塑复合材料的发泡至关重要。发泡剂的发泡方式主要有两种：即物理发泡法和化学发泡法124,25]。物理发泡剂实际上就是通过发泡剂的物理变化产生气体提供给复合材料发泡，主要有低沸点液体(如短链脂肪族烃)和气体发泡剂(如C02、N2等)，化学发泡剂则是通过化学反应产生气体为复合材料发泡，主要可分为吸热型发泡剂(如小苏打)和放热型发泡剂(如偶氮二甲酰胺，AC)两类。两种类型的化学发泡剂对复合材料的泡孔影响很大，其中吸热型发泡剂可以迅速降低材料的温度，所以可以形成稳定的泡孔。而放热型的发泡剂不能很好地控制温度将导致气泡的大小不等分布也不均匀。在使用部分发泡剂时还需加入助剂，这是因为有些发泡剂的分解温度较高或低温时分解速率很慢，加入助剂则可以有效的催化分解和降低所需温度，还可以改善泡孔的大小和分布情况。例lZUAC的分解温度较高，而实验所需温度达不到其分解温度所以需要加入助剂，AC常用的助剂有很多种，在此我们选用了氧化锌作为AC的助剂(其他几种助剂都有一定的毒性)。1．3阻燃剂的基本阻燃方式阻燃剂阻燃的方式大致可分为：气相阻燃，凝聚相阻燃，中断热交换【26]。气相阻燃气相阻燃主要是在聚合物燃烧时可以捕捉气相中的自由基，从而减缓材料的链式反应甚至终止材料燃烧或热分解而达到阻燃的目的。这种阻燃方式由阻燃剂受热分解从而可产生能分解出大量不燃气体可稀释可燃性气体，隔绝氧气。或产生抑制材料的自由基组合的抑制剂【271。凝聚相阻燃这种阻燃方式是在聚合物燃烧的过程中可以促使其交联成炭，从而起到隔热，防止聚合物和氧气接触。这种阻燃方式可在高温时分解吸收大量的热，阻止材料的温度上升。或是在阻燃剂受热分解的过程中生成多孔碳层，覆盖在材料表面，由于其以充分碳化不能燃烧从而有隔热，隔氧的作用‘281。中断热交换阻燃中断热交换阻燃就是将聚合物燃烧时所产生的能量带走一部分，使温度低于聚合物继续分解所需的温度，使材料不能继续产生可燃气体，从而停止燃烧。比3 万方数据HDPE／稻壳发泡复合材料的制备及性能研究如在阻燃材料中加入易熔阻燃剂，在材料遇强热燃烧的过程中，这种阻燃剂就会融化而离开阻燃材料本体同时带走一部分热量，从而使燃烧温度下降到复合材料燃点以下达到减缓甚至终止燃烧的目的，值得注意的是这种阻燃剂热分解所滴落的液滴，温度很高，很可能会点燃其他物质129，30J。但复合材料的燃烧及阻止燃烧通常都是多重阻燃机理共同作用的复杂过程，所以就具体的阻燃过程无法严格的划分阻燃机理pll。1．4发泡木塑复合材料的保温由于发泡材料的蜂窝状的结构，可以有效阻止热对流，降低热交换，所以发泡材料一般都有一定的保温性能，本课题就复合材料的热传导性也作了相应的研究。导热系数低于O．2的材料被称为保温材料，它可以有效减缓能量交换从而起到保温效果。由于发泡木塑复合材料有多孔材料，在其周身布满了尺寸为3．5turn内的气孔，有较高的孔隙率。而保温材料的主要原理就是由于材料本身的气孔结构能有效的减缓空气对流从而减少热交换并有效的防止了红外线的透过，进而产生保温的效果。保温材料主要分为：(1)无机保温材料如矿物类，这种材料能耐高温，不易变质但是阻燃性能不佳且价格较高。(2)有机保温材料，如秸秆，这类保温材料易获得且价格便宜但是其易吸水，易腐烂容易燃烧。(3)金属保温材料，铝制品占了大部分，这种材料保温原理是铝制品表面的辐射特性可达到保温效果，来源较少，因而价格较贵132J。目前我国主要使用的保温材料有：(1)泡沫型保温材料；(2)硅酸盐保温材料；(3)纤维质保温材料；(4)轻质保温砌块。发泡木塑复合材料就属于泡沫型保温材料，本文中所制的复合材料为HDPE．稻壳基。稻壳是一种很易获得，且价格低廉的农作物，我围是一个农业大国，每年稻壳的产量在7亿吨左右，而这些稻壳稻壳大部分是被用来作为牲畜的饲料还有一部分被用作燃料燃烧，如果处理的不恰当很容易造成环境污染(特别是燃烧所造成的空气污染)，所以对稻壳的处理是我国所面临的一项重大资源利用问题。而将稻壳用作保温材料的原材料可以有效的减少稻壳的浪费，提高其经济附加值。与此同时，世界各国都饱受“白色污染”之苦，冈此尽量减少塑料制品的使用和废旧塑料的再利用成为了当今塑料制晶业的主要研究方向。发泡木塑材料就可以很好的减少高分子材料的使用，从而在一定程度上减少“白色污染”。甲．在20世纪初德国就使用秸秆和胶质物复合制版，20世纪中旬美国也做了此类的复合制版。世界上复合材料有关公司目前的产品有如下儿种：卡特尼特公司已经批量制造单层PVC／木粉发泡装饰板，其中木质部分接近40％，发泡率达20％。在2001年Compos．A—Tron公司开发出双层PVC木塑发泡材料，其中木质4 万方数据绪论部分达到了55％，表层为实心的PVC层。CPIPlastics发明了一种木纤维(作为增强材料)含量低于3％而有40％一50％发泡率的PS木塑复合材料：马克荣是作为一家冷却制品公司也开始研制发泡木塑复合材料以提高冷却设备保温性删；除了以上公司还有很多公司从事木塑发泡材料的研制工作。1．5发泡木塑复合材料阻燃的国内外研究进展木塑复合材料在未经阻燃处理达不到建筑内部的装修设计的要求，有发生火灾的可能。而发泡木塑复合材料较木塑材料而言更易燃烧，而火灾确是各类灾难中最严重的。而在发泡木塑复合材料燃烧时会释放出大量的热，逸出很多的气体，包括各种毒气，会对人们的财产和身心带来严重的伤害，鉴于复合材料被广泛应用，所以一定要解决其阻燃问题。目前国内外对木塑复合材料的燃烧特性的研究很少，据可查到的数据显示木塑复合材料的燃烧性能介于塑料和木材之间，好于塑料但差于木材。Stark等[34】使用OSU测热设备全面研究了木塑材料的阻燃问题。试验数据显示材料的热释放速度及热峰值释放率与塑料量成正比，而复合材料的厚度和热释放速率在达到峰值前的增长速率呈反比。Mueler等[351对木材、塑性材料和木塑复合材料燃烧过程中的热释放速率做了测试，分析得出木材的热释放速率最低，塑料的高，复合材料介于二者之间；但是木塑复合材料的引燃时间却低于塑料。高黎等研究得出不同的塑料品和偶联剂对木塑复材料燃烧特性也有很大影响。Malvar对木塑复合材料使用各类分析手段以测量其阻燃能力，最终发表了木塑复合材料的阻燃测试方法。即便如此，由于复合材料燃烧本身就是一个复合燃烧的过程，需要具体情况具体分析【36】。阻燃剂的分类较常用的阻燃剂是卤素有机阻燃剂，它具有很好的阻燃能力，而且因为其添加量较小价格便宜而被大量使用137|。但是由于其在受热燃烧时会释放大量腐蚀性和有毒的气体非环境友好化学品所以无卤素阻燃剂是当前发展的方向。目前应用于木塑复合材料的阻燃剂主要有镁．铝阻燃剂，磷类阻燃剂，纳米粒子阻燃剂和膨胀型阻燃剂等。镁一铝阻燃剂镁．铝阻燃剂主要用Mg(OH)2及AI(OH)3为主要成分，他们具有热稳定性良好，在受热后不会分解有毒有害物质，发烟量小不易挥发等优点。但只有当其量超过一半之后才有阻燃性。李斌等用氢氧化铝做阻燃剂，研制出PE基的阻燃木塑复合材料[381。经测试发现添加了AI(OH)3之后，聚合物阻燃能力增加了，机械性能方面，氢氧化铝对材料的拉伸强度影响不大，但AI(OH)3的含量增加它的弯曲强‘ 万方数据HDPE／稻壳发泡复合材料的制备及性能研究度上升而冲击强度下降。Stark等研究各种阻燃剂对复合材料阻燃性的影响，发现氢氧化镁可以有效延长复合材料的引燃时间，降低其热释放速率，但总燃烧热释放量变化不大1391。此外氢氧化镁成本低，但对材料力学性能影响大。磷系阻燃剂这种阻燃剂阻燃原理是它遇强热之后分解成磷酸，而磷酸可以加速复合材料的失水碳化形成类石墨状的焦炭层，从而阻止内部的材料和可燃气体接触【40l。表面炭层不易传热，让聚合物和热量隔离，以让它达不到燃烧温度，起到了一直燃烧的作用。邵博等在HDPE一木粉基复合材料中添加聚磷酸铵(APP)为阻燃剂，经测试后发现聚合物燃烧热释放速率和总热释放量都降低了一半，而成炭率上升了1．5倍呈现出很好的抑燃性【4¨。对于机械性能Bakar等测试了添加了APP木塑复合阻燃材料之后发现APP量增加，复合物的拉伸，弯曲及冲击强度均有所下降而弯曲强度和弯曲模量则增加了【421。红磷作为无机的阻燃剂，其有着很强的抑燃效果，加入10％左右无机红磷即可极大地增强聚合物的抑燃性能。但是目前国内外对于红磷用于木塑复合材料阻燃性试验很少。湖州美典新材料有限公司制备了含红磷的复合阻燃材料，通过测试表明其有着优良的阻燃性能，并最终取得了上海世博会中国馆5000m2铺设权。磷系阻燃剂的开发时间较晚但是其低廉的价格和无害绿色环保性使其受到了国内外广泛的关注。纳米粒子阻燃剂这种阻燃剂是指经过改性的层状硅酸盐(有机黏土)或被分散到复合材料基体中的碳纳米管，当颗粒尺寸在纳米级或者几十个纳米时，统称为纳米填料。是一种添加很少量即可产生阻燃效果的阻燃剂【43】。Guo等144J研究了此类材料对复合材料抑燃的影响，结果发现只需少量0MMT即可极大的增强复合材料的阻燃能力。材料的抑燃效率和粘土含量有关，粘土含量增加，材料的抑燃性也增强。赵永生等将蒙脱土加入复合材料，研究显示含有蒙脱土虽然使快速热分解的开始时间提前但可以大大降低木塑的初始热失重率，大幅度提升复合材料的残炭量，极大延长木塑的点燃时问和燃烧热峰值产生时间，OMMT起到了有效的阻燃作用1451。但OMMT的加人会使木塑燃烧产生大量烟气。膨胀型阻燃剂(IFR)这是一种由碳，磷，氮为主要成分，抑燃效率高，无毒，烟量小不释放腐蚀性气体，环境友好型阻燃剂是阻燃剂的发展趋势之一[46]。其阻燃机理在于其燃烧时会生成碳制的泡沫层，从而起到隔热，防止聚合物和氧气接触且这种催化剂在燃烧时少烟，不释放有毒或腐蚀性的气体。IFR有三个部分组成，分别是酸源，碳源和气源。其中酸源在150"C时产生酯化多元醇和可作为脱水剂的酸，随后酸和碳源进行酯化反应，而胺基则作为催化剂参与反应，聚合物在反应中熔化，在酯化反应中生成的不燃气体让聚合物发泡，多元醇和酯与此同时失水碳化将进一6 万方数据绪论步使复合材料发泡并形成无机物和碳残余；待整个反应终止聚合物逐渐胶化和固化，最终形成了上文所述的碳制泡沫层。房轶群等[47]用聚磷酸铵(APP)并使用淀粉为APP的辅助成碳剂制作APP一淀粉加入木粉／PS基木塑复合材料制成阻燃木塑复合材料，实验结果显示APP．淀粉阻燃体系可大大降低聚合物热释放速率和热总量并大大延迟了燃烧时间，表现出了很好的抑燃性能，而加入淀粉之后能有效的提高其阻燃效率，减少添加量。李兰杰等用APP并添加三聚氰胺作为气源加入了木塑复合材料作为阻燃剂，实验表明木粉作为“碳源”对聚合物的燃烧性能影响很大；APP作为“酸源”可明显提高木粉的成炭率；虽然使用三聚氰胺作“气源”虽然能提高氧指数，但是效率不是很高。硼系阻燃剂它的阻燃原理：纤维素在一般情况下受热分解为左旋葡聚糖，再继续受热会产生CO，烷烃，乙醇，甲醇等。在添加硼系阻燃剂后，硼受热会融化将纤维素分解产物包裹，可以阻碍氧气和能量的传播，阻止其燃烧。凝相中的硼和纤维素中的羟基反应，生成可阻滞左旋葡聚糖形成的硼酸酯，可让可燃性气体有效减少[48A91。此外，硼酸还能促使乙醇脱水，所以当硼酸盐和纤维素一起受热分解时，会有大量的碳生成。另赵伟等分别制得了硼酸锌与氢氧化镁复配的聚乙烯基复合材料和单独氢氧化镁阻燃聚乙烯复合材料对它们的力学性能与阻燃性能作了对比研究发现由于用Mg(OH)2作为抑燃剂的添加量要超过50wt％才有一定的阻燃能力，由于添加量巨大将大大恶化复合材料的机械性能及可加T性【50】。而复合有硼酸锌的阻燃材料不仅可以延长点燃时问，减少烟雾的排放，减少了材料的有限氧燃烧时间。同时由于其阻燃性能优越所需的添加量很少，所以对材料的力学性能影响很小。说明硼酸锌和镁．铝阻燃剂有很好的协同能力。黄年华等[51]用硼酸锌作为阻燃剂制备了乙烯一丙烯酸J1酯共聚物(EBA)复合材料，研究了材料的抑燃性能，力学性能以及其他性能后发现，硼酸锌可以有效的减缓聚合物的燃烧速率和燃烧热释放总量，且少烟不会放出有害气体。但是却破坏了材料的机械性能和可加工性。Shen．K．K等[52】研究了镁铝阻燃剂与硼酸锌共同阻燃木塑复合材料，经研究表明其协同阻燃机理为两者均可以在聚合物的表面形成致密的玻璃状的阻燃层，可降低材料的燃烧速率和燃烧热释放总量，从而达到阻燃的效果。其他晶须在人工制造的环境下生长出的纤维，它以单晶形式存在，其直径非常小，截面积小于52"10。5cm2的一种材料[53]。由于它没有其它材料存在的缺陷(晶界，，， 万方数据HDPE／稻壳发泡复合材料的制备及性能研究错位，空穴)，原子排序毫无漏洞，所以硬度很高。这是一种新型材料，广泛应用于高分子材料，阻燃材料以及复合材料等领域。雷文等【54】以改性碱式硫酸镁晶须处理木塑复合材料的表面，并研究了其力学性能和阻燃能力，该材料在两层晶须改性材料之间模压有植物纤维塑料层，与未改性的材料相比有更好的阻燃性和力学性能。NicoleM．Stark．RobertH．White等[55】对五种阻燃剂对复合材料阻燃性的影响，发现聚磷酸铵与镁铝阻燃剂复合阻燃具有五种阻燃剂中最好的阻燃效果，硼酸锌次之，之后是溴系和硼系阻燃剂。但是添加氢氧化镁对材料的机械性能有很大的影响。此外，国内外也有很多研究机构和公司在研制新型的阻燃型木塑复合材料。例如泰国Artowood公司研发了一种可以放开裂，蚁害，抑菌，防潮并有良好阻燃性能的可用于室内外的复合材料。还有芬兰的芬欧汇川所研发出的新型木塑法和材料以其优良的阻燃性能和力学性能成功的被用于世博会场的外墙装饰。1．6本文主要的研究内容本课题以稻壳和HDPE为基体原料，加入不同类别含量的阻燃剂，发泡剂，并改变稻壳和高密度聚乙烯的比例使用热压成型的工艺制得了阻燃型发泡木塑复合材料，利用各种仪器对其进行测试，研究了材料的力学性能，导热系数，吸水性，氧指数，热失重变化，及红外光谱变化。本课题就以下问题做出了研究：对基体稻壳和HDPE的比例进行变化(45wt％：55wt％，50wt％：50wt％，55wt％：45wt％．60wt％：40wt％)并加入AC／ZnO作为催化剂制得稻壳／HDPE发泡复合材料，研究其导热系数，力学性能，吸水性能，接触角，表观密度，热重分析TG曲线的变化规律以及微观图的分析。将稻壳和HDPE的比例固定在40wt％：60wt％，力[]．NAC／ZnO(1wt％：O．5wt％，1．5wt％：0．75wt％，2wt％：1wt％，2．5wt％：1．25wt％)作为催化剂制得稻壳／HDPE发泡复合材料，研究其导热系数，力学性能，吸水性能，接触角，表观密度，热重分析TG曲线的变化规律以及微观图的分析。将稻壳和HDPE的比例固定在40wt％：60wt％，加入小苏打(NaHC03)(1吼％，1．5wt％，2wt％，2．5wt％)作为催化剂制得稻壳PHDPE发泡复合材料，研究其导热系数，力学性能，吸水性能，接触角，表观密度，热重分析TG曲线的变化规律以及微观图的分析。将稻壳和HDPE的比例固定在40wt％：60wt％，加入偶氮二异丁腈(1wt％，1．5wt％，2wt％，2．5wt％)作为催化剂制得稻壳／HDPE发泡复合材料，研究其导热系数，力学性能，吸水性能，接触角，表观密度，热重分析TG曲线的变化规R 万方数据绪论律以及微观图的分析。将稻壳和HDPE的比例固定在40wt％y。60wt％，加入2wt％的小苏打作为发泡剂，再添力flAPP(5wt％，10wt％，15wt％，20wt％)作为阻燃剂制得阻燃型稻壳／HDPE发泡复合材料，研究其导热系数，力学性能，吸水性能，接触角分析，红外光谱，阻燃性能LOI变化，热重分析TG曲线的变化规律以及微观图的分析。将稻壳和HDPE的比例固定在40wt％：60wt％，加入2wt％的小苏打作为发泡剂，再添加氢氧化镁(5wt％，10wt％，15wt％，20wt％)作为阻燃剂制得阻燃型稻壳／HDPE发泡复合材料，研究其导热系数，力学性能，吸水性能，接触角分析，红外光谱，阻燃性能LOI变化，热重分析TG曲线的变化规律以及微观图的分析。将稻壳和HDPE的比例固定在40wt％：60wt％，加入2wt％的小苏打作为发泡剂，再添加纳米蒙脱土(1wt％，3wt％，5wt％，7wt％)作为阻燃剂制得阻燃型稻壳／HDPE发泡复合材料，研究其导热系数，力学性能，吸水性能，接触角分析，红外光谱，阻燃性能LOI变化，热重分析TG曲线的变化规律以及微观图的分析。1．7本课题的创新之处(1)通过添加相同含量但不同类别的发泡剂制得发泡木塑复合材料，就其各项参数进行分析，探索不同发泡剂对木塑复合材料发泡性能的影响。(2)通过添加相同种类但含量不同的发泡剂制得发泡木塑复合材料，对其性能进行分析，探索相同种类发泡剂的添加量何时最优。(3)通过调整高密度聚乙烯和稻壳的比例制得不同的发泡木塑材料，对其性能进行分析，找出最优的配比方案。(4)通过添加不同种类的阻燃剂制得阻燃发泡木塑复合材料，就其参数性能进行探究，探索不同阻燃剂对材料力学性能，阻燃性能，吸水的影响。(5)本文使用资源丰富，制得很多含有不同阻燃剂和发泡剂的复合材料，并使用了成本很低的稻壳，并且发现使用稻壳作为基体使复合材料有不错的力学性能，有很好的发展前景。 万方数据HDPE／稻壳发泡复合材料的制备及性能研究第二章阻燃HDPE／稻壳发泡木塑复合材料的制备方法及测试2．1试验材料及设备主要用到材料如表2．1所示。表2-1实验原材料Tab．2—1Therawmaterialsofexperiment主要用到的实验设备如表2．2所示。表2．2实验设备Tab．2—2Experimentequipment10 万方数据第二章阻燃HDPE粥壳发泡复e材料∞制鲁及测试h)氰指数仪(i)变焦距体视显徽镜a)接触角测量仪图厶1主要实验设备及仪器Fig．2·1MainexpelimcntequipmentⅫ口dinstrumen2．2稻壳／I-[PDE发泡复合材料的制备2．2．1实验原料的预处理稻壳和HDPE的预处理：(1)筛选及粉碎：将稻壳自然晒干(或者烘干)，将有霉变，结块和杂物去除，将筛选完的稻壳投入粉碎机中粉碎，再将经过处理后的稻壳加入振动筛中选择大于60日的麦秸秆粉备用。 万方数据稻壳／HDPE发泡复合材料的制备及性能研究(2)干燥：稻壳的主要成分含量因产地，品种和年份的的不J刘而又较大的差异，但其主要成分是一样的，都是由水份，粗纤维，木质素，粗蛋白，脂类物，多缩戊糖，灰分等组成，其外层结构主要成分为灰分，而灰分中含有较大比例的Si02，它同其他材料的粘结力较差。而稻壳的吸水能力较强(未处理的稻壳含水量为7wt％。15wt％)含水量较大的稻壳不仅容易产生团聚现象，这会影响聚合物的质量。而且含水量较高的稻壳不易和高分子材料融合，使本来就不易融合的两种材料更加难融合。所以烘干是处理稻壳的通常手段，经过试验发现在110。C左右的温度下烘干4—5个小时最为合适。温度太低起不到脱水的作用，温度高于120℃时稻壳将焦化。(3)HDPE的处理：HDPE粉料经筛网筛选取粒度大于30目，并将HDPE进行烘干处理，干燥温度为80℃，干燥4个小时。2．2．2稻壳／HDPE发泡复合材料的制备将处理后的稻壳和HDPE和添加剂(发泡剂，阻燃剂等)按试验配方的比例加入搅拌机高速搅拌10min。将混合物倒入模具中，设定平板硫化机的工艺参数，在本系列试验中我们将平板硫化机的温度设定为160。C，压力为14MPa，压模时间为10分钟，中间开模3次让气体溢出，等模具温度完全变为室温后后开模取出木塑复合材料，再将其用机械加工的方式加工成性能测试所需要的尺寸，制备的工艺路线如图2—2所示。表2—2稻壳／HDPE发泡复合保温材料制备的工艺流程Tab．2—2’Fhepreparationprocessofricehusk／HDPEfoamingcompositematerial 万方数据第二章阻燃HDPE／稻壳发泡复合材料的制备及测试2．3阻燃型HDPE／稻壳发泡复合材料性雒测试2．3．1导热系数导热系数定义为：在稳定热传导条件下，lm*lm*lm体积的材料，两边表面的温差为1℃，透过该材料传递的热量，单位为瓦／米·度(Wtm-K，此处K可以用℃代替)。导热系数只针对存在导热的热传递形式，当存在其他形式的热传导(如热对流，辐射和传质等多种传递形式的复合时，该性质称为表观导热系数，显性导热系数或有效导热系数)，此外由于多数材料并非均质材料，可能存在多孔，多结构等，此时所测出来的导热系数实际上是平均导热系数。将制成的复合材料切割成100ram*100mm的大小。放入热传导仪(如实验主要设备图所示)中测试其导热系数。2．3．2表观密度本课题使用马芝哈克的LH．120YE型体积密度测试仪来测试复合材料的表观密度，操作过程如下：长按ON／OFF键不放将模式调至“％”模式，将试样放置在测量台之上以记录其在空气中的质量，当示值稳定之后按MEMORY键，在屏幕上方会显示R1，表示记录了试样在空气中的重量。然后再将试样轻轻放入水中的吊篮上，等待示值稳定之后，再按下MEMORY,此时在屏幕上会显示R2，表示己记录试样在水中的重量。之后仪器会自动的显示试样的表观密度。2．3．3力学性能1)冲击强度本课题使用简支梁冲击试验机XJJ。5测量材料的冲击强度，结果取5次平均值。冲击韧性按下式计算：A：—lOO—OQ(2一1)=～＼L一1／b×h式中：A一试件冲击韧性，KJ／m2；b试件厚度，n-l!n；Q一试件吸收的能量，J；b一试件宽度，mm；2)硬度使用如上图实验主要仪器所示，XHR一150型洛氏塑料硬度计进行测量，加载 万方数据稻壳／HDPE发泡复合材料的制备及性能研究力为600N，加载和卸除时问问隔为15s，加载保持时间5s。并取5次的平均值。3)弯曲强度本课题使用SANS微机控制电子力学万能试验机测量木塑复合材料的弯曲强度：选取合适的模具将复合材料固定在试验机上，在电脑控制端输入材料的尺寸参数，等到材料断裂即可记录示数。结果取5次平均值。静曲强度值按下式计算：。．：!兰刍型(2．2)％一百赢u。’式中：or试件的静曲强度，MPa；P。。r一试件破坏时最大载荷，N；1一两支座间距离，mill；卜试样宽度，inin；h_试样厚度，iIlIn；弯曲弹性模量计算公式：，3Ⅳ玩2丽×素(2-3)式中：Er试件的弯曲弹性模量，MPa；1一两支座间距离，mill；嘣样宽度，m；b试样厚度，m；△厂—在载荷．变形图中直线段内力的增加量，N；血一在力也一n区间试件变形量，mlYl；4)拉伸强度本课题使用SANS微机控制电子力学万能试验机测量木塑复合材料的拉伸强度：选取合适的模具将复合材料固定在试验机上，在电脑控制端输入材料的尺寸参数，等到材料断裂即可记录示数。结果取5次平均值。拉伸强度按下式计算：口：二(2．4)‘b×d式中：卜试样最大拉伸载荷，N；b试样宽度，min；(卜试样厚度，mill；拉伸强度：参考GB／T1040—2006关于《塑料拉伸性能的测定》测定材料的拉伸强度，试样为哑铃型，拉伸强度按下式计算：or：：(一5),2 万方数据第二章UR燃]qDpE厢壳笈泡复台利抖的制鲁及测H式中：F-试样最大拉伸载荷，N；b一试样宽度，mm；cl_试样厚度，mm；23．4吸水性测试吸水性测试方法：将复合材料放入烘箱内(温度设为50'C左右干燥24小时)，取出来之后等其温度降至室温，对每个试样称重，示数保留至1mg(质量m．)。将试样浸泡在蒸馏水中24小时后，取出样品，将试样表面的水擦去，在此称量试样的重量，整个过程不可以超过一分钟。吸水百分率w。的计算公式：wm_(m2一m1)4100／mr(2-61式中：mI一浸泡前试样的品质，mg；m2浸泡后试样的品质，mg。结果取3次均值。2．3．5接触角测试采用JC2000D1型接触角测量仪测定稻秸秆／HDPE发泡复合材料的表面接触角，室温22"C，定时5s。具体处理过程为：将仪器调至适合复合材料测量的位置，在复合材料表面用注射器滴上蒸馏水，三秒后取相，在电脑控制端用三点定位法测量空气．液滴．复合材料三界的接触角。结果取3次平均值。图2-3表面接触角示意图Fig2-3Schematicdiagramofsurfacecontelltangle接触角是指在固体水平面上滴一滴纯净水后，在固体，空气，液体的交界处所产生的角度，用0表示，如图2-3所示。当o。(090。时材料表面不能防水或部分防水；900<0<180。时材料表面防水。防水性能优劣可通过接触角的大小来判别， 万方数据稻壳／tIDPE发泡复合材料的制备及性能研究接触角越大说明表面防水性能越好。2．3．6极限氧指数测试该实验测定HDPE／稻壳木塑复合材料的阻燃性能，测量不同的配比及阻燃剂的实际抑燃能力，即测定不同配比和不同阻燃剂材料燃烧所需要的氧气极限体积百分比。氧指数的大小标志试样的易燃程度，当氧指数低于22时表示该材料易燃，在22．27之间表示材料可在空气中燃烧，氧指数大于27表示材料难在空气中燃烧。本实验测量材料易燃程度的氧指数测定仪型号为JF．3。实验中保持氧氮的总量为10L。它的计算公式如下：LOl2vF+KD(2—7)式中：tlJF-N系列最后一个氧浓度值取一位小数；D一测试步长，即每次改变氧浓度变化量都是0．2％K一查表所得系数见GB／T2406．932．3。7热重分析热重分析仪可在温度控制器的控制下测量样品的质量和温度之间的函数关系，用来研究材料的组份和热稳定性，是表征材料在不同温度时热分解失重的优良办法。本系列实验所采用的仪器为STA409热重分析仪，将温度从30℃升至700℃，温度升速为10。C／min，并将材料置于氩气环境中。2．3．8红外光谱分析用一束不用波长的红外线照射样品，有些特定的波长会被吸收，这就是红外光谱图。由于每种分子的结构不同吸收的红外线也不同，即分子有其独特的红外吸收光谱，这样就可以用红外光谱辨别分予。本实验是将添加了不同种阻燃材料和未添加阻燃材料在常温常压下分别进行中红外光谱测试(实验结果要扣除大气背景)。2．4关于误差本课题很多实验数据来自于多次实验后取平均值(例如拉伸，弯曲等实验是取三次结果的平均值而冲击实验则是取五次结果的平均值)，存在一定的误差，所以这些参数的数据点以误差的形式标出。误差棒的顶端是实验结果最大的数值，而最下端则是实验结果的最小数值。 万方数据第二章阻燃HDPE／稻壳发泡复合材料的制备及测试2．5本章小结本章主要说明HDPE／稻壳发泡木塑复合材料的原料准备和制作工艺以及一些注意事项还介绍了主要实验仪器，并针对所需测试的性能设计了实验方案，在查询了国标之后，给定了具体的性能测试标准和方法。 万方数据稆*JHDPE发泡复台材料的制备及性能研究第三章HDPE／稻壳比例对复合材料性能的影响3．1．1HDPE／'稻壳比例变化对复合材料力学性能的影响HDPE／稻壳比例变化引起材料拉伸强度变化见图3-1。二1图3-lHDPE／稻壳比倒变化引起材料拉伸强度变化FigulIe3-IThePercentageofHDPEanddeehuskchangesthematerial’stensilestrength如图所示，稻壳比例的增加，会让复合材料的拉伸强度一直下降，从稻壳含量d}HDPE／稻壳基体40wi％时的拉伸强度94MPa下降到稻壳含量为55wt％时的62MPa。这可能是由于木粉含量的增加使得其在复合材料内部的团聚更加明显从而使得木质和塑料部分的界面界限更加明显，所以在受到了拉伸之后使得材料的界面处形成集中应力点，从而使得拉伸强度下降。(关于误差的问鹿详见第二章24，下同。)HDPF．／,i鹊壳比例变化引起材料硬度变化见图3-，。_l●_0．●■■●■鼍■●●I。l、2i{=一 万方数据第三章HDPEF4fl壳MⅢ不lq对复台材料性能的影响40L20O稽壳百井M，w既图3-2HDPE／稻壳比例变化引起材料硬度的变化Figum3-2ThePercenlageofHDPEandfleehuskchangesthematerifl’shardness如图所示，稻壳含量的增加，会让复合材料的硬度一直在增加，从稻壳含量占HDP副稻壳基体40wt％时复合材料硬度为534HRL一直增长到当稻壳含量为55wt％时的103．3HRL。可能是由于随着稻壳在复合材料中的含量增加，复合材料逐渐表现出木粉的属性。由于稻壳的主要成分是纤维素和木质素均属于刚性大分子，韧性不强，刚性很强。所以复台材料的硬度会一直增长。}Ⅱ)P副稻壳比例变化引起材料弯曲强度变化见图3-3I|稻壳耆tt／u,t％囤3-3rrOeF墒壳比倒变化引起材料弯曲强度变化Ngure30ThePercentageofHDPEandfleehuskchangesthematefifl’sBendingnmn群h如图所示，稻壳含量的增加，会让复合材料的弯曲强度一直在增加，从稻壳含量占HDPE，稻壳基体40wt％时复合材料弯曲强度为93MPa增长到55wt％时的162MPa。这和复合材料的硬度一样都是刚性力学性能，而稻壳属于刚性大分子，所以随着复合材料的中稻壳含量的增加，材料的弯曲强度也在增加，但是当稻壳的含量继续增加的话，可能会造成木粉在材料内部团聚会影响材料的弯曲性能，这也是当稻壳含量达到55wt％时弯曲强度增长不大的原因，可以预测若继续L_■■■。08642086日20edW，羔量善 万方数据稻壳／HDPE发泡复合材料的制备及性能研究增加稻壳含量可能会导致弯曲强度下降。HDPE／稻壳比例变化引起材料冲击强度变化见图3—4。3．4S辎甓笛剥姒％图3-4HDPE／稻壳比例变化引起材料冲击强度变化Figure3-4ThePercentageofHDPEandricehuskchangesthematerial’SBendingstrength如图所示，复合材料中稻壳含量的增加，对材料的冲击强度影响不大，当稻壳的含量为45wt％时，复合材料的冲击强度最低为3．3KJ*m～，而在稻壳含量为40wt％，50wt％，55wt％时复合材料的冲击强度都是3．4KJ*m一。这说明稻壳含量对复合材料的冲击强度影响不大。在复合材料在稻壳含量为45wt％时冲击强度下降的原因可能是此时木粉的团聚效果最强使得木粉和塑料界面的界限更明显，在冲击力的作用下由木粉粒子引发的集中应力点瞬间扩大从而使得复合材料更加容易断裂。3．1．2HDPE／稻壳比例变化引起复合材料的表观密度变化HDPE／稻壳比例变化引起材料表观密度变化见图3—5{islT1鼍掬5U童1型豢夺蛄簿逆。。棼8器4550秘夔霪鬣，w燃图3-5HDPE，稻壳比例变化引起材料表观密度变化Figure3—5ThePercenmgeofHDPEandricehuskchangesthematerial’Sperformancedensity如图所示，随着稻壳在复合材料巾的比例增加，复合材料的表观密度一直在20¨溺孙弼々￡薯)l＼鏊_}承雩未 万方数据第三章HDPE／稻壳比例不同对复合材料性能的影响上升从稻壳含量为40％时的0．979／cm3一直上升到1．089／cm3。说明稻壳含量的增加会提高复合材料的密度，这是由于稻壳的密度要重于塑料的密度，所以随着稻壳含量的增加复合材料的密度也在上升，但是相比与一般的纯木质材料密度还是小了不少。3．1．3瑚)PE／稻壳比例变化引起材料吸水性的变化HDPE／稻壳比例变化引起材料吸水性的变化见图3．6i40％芏2，0％i。0铭摹霉&。％鼍60％簦4，0％量。0％0．0％4U4，粤U3)稻壳含量触％；图3-6HDPE／稻壳比例变化引起材料吸水性能变化Figure3-6ThePercentageofHDPEandricehuskchangesthematerial’SWaterabsorption由图可知，复合材料中稻壳含量的增加，会让复合材料的吸水性能一直增长。从稻壳含量占HDPE／稻壳基体40wt％时复合材料的吸水率的3．7％增长到稻壳含量为55wt％时的10．7％。这是由于稻秸秆表面存在大量的亲水性的．OH基团，使得水分子很容易在氢键的作用下吸附在稻秸秆表面，复合材料中的稻壳越多，亲水基团就越多，所以复合材料的吸水性能也就会增强。3．1．4HDPE／稻壳比例变化亏f起材料接触角的变化HDPE／稻壳比例变化引起材料接触角的变化见图3—7 万方数据稻壳／HDPE发泡复合村料的$0备及性能研究图3-7HDPE厢壳比例变化引起材料接触角变化Figure3-7ThepercentageofHDPEandricehuskchangesthematerial’sContactangle由图可知，复合材料中稻壳含量的增加，会使复合材料的接触角处于下降的变化规律。也就是复合材料的表面防水性在下降。从稻壳含量占HDPE／稻壳基体40wt％时复合材料的接触角489。下降到稻壳比例为55wt％时的385。。这和吸水性一样，稻壳纤维中含有大量亲水基团，所以随着稻壳含量的增加，复合材料的表面防水性在下降。3．1．5I-IDPE／稻I壳比例变化引起材料的导热系数的变化HDPE／稻壳比例变化引起材料导热系数的变化见图3-8互E}巅谣蕞赍稻壳音量／wt％圉3-8I-IDPE厢壳比倒变化引起材料导热系数变化Figure3-8ThePercentageofHDPEandricehuskchangeslhematerial’sThermalconductivity由图可知，稻壳含量的增加，会使复台材料的导热系数出现了先降后升的趋势，在稻壳占HDPE／稻壳基体45wt％时，复合材料的导热系数最低为Olw／m+k。在稻壳含量为55wt％时复合材料的导热系数最高为019W／m+k。这和复合材料的发泡有关系，在对比了不同配比下复台材料的发泡效果后发现当在稻壳占HDPE／稻壳基体45wt％时复合材料的发泡效果最好。而稻壳含量为55wt％时复合材料22●●■■—■。“●■●■-。％d，i曩掣0O0 万方数据第三章HDPFf4fl壳出吼不同对复台材科性能∞影响的发泡效果最差。这是由于随着发泡效果的增加，复合材料的保温能力也在逐渐增强，所以在发泡效果好时复合材料的导热系数就低。3．1．6HDPE／稻壳比例变化的微观图分析HDPE／稻壳比例变化复合材料的微观图分析见图3-9。a)lⅢPE＆目4591％b)|∞PB№目50w【％c)唧E"目"慨图3-9HDP喇壳比倒对复合材科微观图的影响Figure3-9ThePereenlageofHDPEandricehuskchangesthematerial’smicrograph如图3-9所示，从微观图中可以看出，当HDPE为55va％时复合材料的发泡效果最好，基体混合均匀，表面有明显的泡孔。含有50wn／oHDPE的复合材料的发泡效果次之，发泡效果最差的是HDPE含量为45wt％时。这说明随着复合材料中HDPE含量的增加，复合材料的发泡效果越来越好，但是当HDPE含量超过50wt％之后，复合材料的发泡效果就开始变差。这可能是由于HDPE不易被发泡，当HDPE在复合材料中的含量超过一定比例之后，使复合材料的发泡效率下降。3．1．7HDPE，稻壳比例变化的TG图HDPE／稻壳比例变化复合材料的TG图见3一lO 万方数据稻壳AIDPE发泡复台材料∞％Ⅱ备应性《研R图3．10HDPEtJ睹壳比例不同HDPE／稻壳复台材料的T(J图Figure3-10TheTGcurveofdifferemratioofHDPEandricehusk如图所示，这是含有40wt％和55wt％稻壳的阻燃发泡复合材料的TG图。当复合材料中含40wt％MH时，可以看到复合材料主要有两个阶段的失重，第一阶段在282℃—44l℃这个阶段失重不多只失重了22％，第二阶段为441℃-502"C在这一温度段复合材料剧烈失重了499％。当复合材料中含有55wt％稻壳时，复合材料主要也有两个失重阶段在284℃—444℃和4“℃一495℃这两个温度段内失重不多，分别失重了2816％和4052％。最后含40va％稻壳的复台材料的剩余质量比为177％，而含55wPA稻壳的阻燃复合材料的剩余质量比为2316％。说明含有更多稻壳的阻燃复合材料的阻燃性要优于含少量稻壳的复合材料。HDPE／稻壳比例变化复合材料的DSC图见3-11图3-1lHDPE／稻壳比倒不同HDPEf稻壳复合材料的DSC图Figure3-11TheDSC㈣ofdifferentratioofHDPEandricehusk如图所示，这是含有40wt％和55wt％稻壳的阻燃发泡复合材料的DSC图。24 万方数据第三章HDPE／稻壳比例不同对复合材料性能的影响含不同含量稻壳的复合材料的DSC图有些不同，即复合材料分解所需要的热量不同。从图中可以明显看出这两种复合材料随着温度的上升都出现了两个吸热峰第一个在124℃左右，第二个在480℃左右。但是从图中可以看含55wt％OMMT阻燃复合材料的两个吸热峰面积相比与含40wt％稻壳阻燃复合材料的都要大，说明含55wt％稻壳的阻燃复合材料在热分解时会吸更多热，即含55wt％稻壳的阻燃复合材料更不易燃烧。这和之前TG图的分析一致。其中第一个峰处于复合材料干燥失水和一些小分子的断裂等。第二个峰处于聚合物热分解的阶段，这个阶段聚合物中稻秸秆的纤维素，半纤维素，碳水化物等开始分解挥发，由于氧化物层的破坏，聚合物开始逐渐碳化，这一阶段复合材料大量失重。3．2本章小结3．2．1HDr'E／稻壳不同配比对复合材料性能影响使用含量为1．5wt％的小苏打作为发泡剂制备HDPE／稻壳发泡复合材料，添加不同比例的HDPE和稻壳制备一系列的复合材料，对这些复合材料进行实验，考查了不同配比下复合材料的各项性能如力学性能，吸水性，物理性能。结果表明：当HDPE和稻壳的比例为60wto／o对40wt％时材料的热失重残炭率较高，且此时的力学性能，保温能力及防水性能均较佳。综合性能较好。所以在以后的不同种类发泡剂实验和不同种类阻燃剂实验均采用HDPE／稻壳为60wt％对40wt％。 万方数据稻甜HDPE发泡复合村料的制备及性能研究第四章不同发泡剂发泡HDPE／稻壳复合材料的性能研究4．1偶氦二甲酰胺发泡HDPE／稻壳复合材料的研究偶氮二甲酰胺以其气量大，性能较好且环境友好，被广泛用于芨泡，所以它被应用于各种塑料制品的发泡。广泛用于拖鞋，鞋垫．木塑复合材料，复合地板，隔音材料等发泡。AC不会腐蚀模具也不会对制品染色，加入助剂还可以降低分解温度且不影响制品的成型和固化。AC在加压或常压下都可发泡，且发泡效果好1561。所以偶氯二甲酰胺是一种绿色发泡剂且性能优异。4．11AC发泡HDPE／稻壳复合材料的力学性能AC发泡HDPE／稻壳复合材料的拉伸强度变化见图4-1。12；l囝4-1AC发泡HDPEf稻壳复合材料拉伸强度Figure4-1TheTensestr朗gthofACfoamHDPE／ricehuskcompositematerials由图4．1可知，AC含量的增加HDPE／稻壳复合材料的拉伸强度出现了先下降后升高的变化规律，结合所测得的表观密度来看，在AC为15wt％时复合材料发泡的效果最好，说明发泡程度和拉伸强度成反比。这是由于发泡后复合材料会产生小孔，破坏了复合材料结构，所以拉伸强度会降低。而发泡效果也不是随着发泡剂含量的增加而增强．这是由于随着AC含量的增加，泡孔的数量增多，泡孔开始相互结合，造成泡孔塌陷合并．从而在压力的作用下材料的密度也会增大，这就是为什么发泡剂含量增加了而发泡效果减弱的原因。AC发泡HDPE／稻壳复合材料的硬度变化见图4-2。 万方数据第四章不同发泡剂发泡H肿E用壳复合材料的性能研究120J瑚580萎s。萋·。}∞＼j—iAc舍：l／wt％图4-2AC发泡HDPE／稻壳复合材料的硬度Figure4-2ThehardnessofACfoamHDPE／ricehuskcompositematerials由图4．2可知，AC含量的增加，复合材料的硬度和拉伸强度一样出现了先降后升的变化规律，当AC含量为1wt％时复合材料的硬度最大为93．8HRL，当AC含量为15wt％时最低只有534HRL。这和复合材料的发泡状况有关，当AC含量为l5wt％时复合材料的发泡效果最好所以此时复合材料的硬度最低，这说明了术塑复合材料的发泡程度和材料的硬度是呈反比。AC发泡HDPE／稻壳复合材料的弯曲强度变化见图4-3。；；；I耋童lAC友泡HDPE／稻壳复合材料的冲击强度变化见图4_427 万方数据稻壳／HDPE发泡复合材料的制各及性能研究Z，2．8528l1522．5AC含量，w嘲图4—4AC发泡HDPE／稻壳复合材料的冲击强度Figure4-4TheimpactstrengthofACfoamHDPE／ricehuskcompositematerials由图4—4可知，AC含量的增加，冲击强度的变化基本和硬度和拉伸强度一样，呈现先降后升的变化规律，在AC含量在1．5谢％时冲击强度降到3KJ*m‘2，在AC含量为2．5帆％时冲击强度达到最大值为3．2KJ*m之。这也说明冲击强度是和发泡效果呈反比。4．1．2AC发泡HDPE／稻I壳复合材料的表观密度AC发泡HDPE／稻壳复合材料的表观密度变化见图4—5ll。S聋Ac禽纛，w蠛图4—5AC发泡HDPE／稻壳复合材料的表观密度Figure4-5TheperformancedensityofACfoamHDPE／ricehuskcompositematerials由图4—5可知，AC含量的增加，复合材料的表观密度出现了先降后升的变化规律，当AC含量为1．5wt％的时候复合材料的表观密度最低为0．89g／cm3，在AC含量为1wt％时复合材料的密度最高为0．94g／cm3。这是由于，在AC含量为1．5wt％时复合材料的发泡效果最好，所以此时复合材料的表观密度最低。但也使得复合材料的力学性能较差，防水性能不好，而保温性能最好。，R"珏弧m弘瓣。瑚警￡，受、篷誊～≥i6429BS4昭”仉瞄¨m墨。l|f翟艇攀甏鬻 万方数据第口章TIq发泡剂发泡HDP嘣壳复合村料的性能ⅢR4．1．3AC发泡HDPE／稻壳复合材料的吸水性能AC发泡HDPE／稻壳复合材料的吸水率变化见图4-6。八liAc含量，wt，6圈4击AC发泡HDPE／稻壳复合材料的吸水率Figure4石TheWaterabsorptionofACfoamHDPE／fieehuskcompositematerials由图4-6可知，AC含量的增加，复合材料的吸水率呈现先增后降的变化规律，在AC为15wt％时达到最大吸水率％高出其他三组很多，说明发泡的越充分，复合材料的吸水率越高。这是由于发泡后复合材料会产生很多泡孔，这些泡孔结构会让更多的水进入复合材料内部，从而使材料的吸水能力增强。4．1．4AC发泡HDPE厢壳复合材料的接触角AC发泡HDPF2稻壳复合材料的接触角变化见图4—7。iil图4．7AC发泡HDPE厢壳复合材料的接触角Figure4-7TheCantactangleofACfoamHDPE／ricehuskcompositematerials由图4—7可知，复合材料的接触角随着AC含量的增加呈现出先降后升的变化规律，而由于是发泡材料所有试样的接触角均低于90。，复合材料表面均是29瞄慨帐揣懈伽册僻册麒％，哥*昏 万方数据稻彻tDPE发泡复合材料的制备殷性能研咒亲水性的。在AC含量为1．5wt％时更是低到了337。。这是由于在AC含量为1．5wt％时，材料发泡的最充分，使得复合材料的表面有很多泡孔，这些细小的泡孔导致水滴可以进入复合材料内部，使材料变成亲水性的。41．5AC发泡HDPE／稻壳复合材料的导热系数AC发泡HDPE／稻壳复合材料的导热系数变化见图4-8。纠I_I1525ac含量，wt％图4-8AC发泡HDPE厢壳复合材料的导热系数Figure4-8TheThemlalconductivityofACfoamHDPE／rleehuskcompositematerials由图4-8可知，AC含量的增加，复合材料的导热系数出现先降后升的趋势，在AC含量为15wt％时导热系数最低达到了O．09，说明此时复合材料的保温性能最好。这是由于当发泡效果好时，泡孔结构增多而阻止了气流的流动速率从而减缓了热量的散发，使得导热系数下降，起到了保温的效果。但是随着发泡剂含量增高，泡孔越来越多，导致部分泡孔合并，从而形成大泡孔，在压力的作用下而塌陷，消失，使原来的具有保温能力的泡孔结构消失，这就使得导热系数增高。4．16AC发泡HDPE，稻壳复合材料的微观图分析AC发泡HDPE，稻壳复合材料的微观图见4-9。a)i．．vgynAcb¨5Ⅲ％^cc)2w“eAC图4-9AC发泡HDPE／稻壳复合材料的微观图Figure4-9ThemicrographofACfoamHDPE／ricehuskcompositematerials由于2wt％AC的性能和25wt％的性能差不多，这里不做分析了。由图4-9可30 万方数据第日章不同发泡剂发泡HDP肼舀壳复台村料的性能研究知，当AC含量为1．5wi％时，复合材料的泡孔太小和数量明显多于1wt％和2wt％。而1wt％和2wt％时材料的发泡效果都不好，综合力学性能和导热系数来看，当AC的含量为1．5wt％时，HDPE／稻壳发泡复合材料的综合性能最好。4．17AC发泡HDPE／稻壳复合材料的TG图AC发泡HDPE／稻壳复合材料的TG图见4：10。图4—10AC发泡HDPE／稻壳复合材料的TG图Figure4-10TheTG⋯ofACfoamHDPE／ricehuskcompositematerials在比较了使用不同含量AC作为发泡剂的复合材料的性能，发现当AC含量为l5wt％时，复合材料的综合性能最好，所以选择15wt％AC发泡材料做失重实验。如图所示，由TG图可以看出，复合材料主要有两个主要的失重阶段，分别在2807"C_434．8℃温度段内失重了2l88％，在4348℃一5009℃温度段内失重了5086％．最后剩余残炭率大约为1797％。再看看复合材料的DSC曲线，可以看出主要有两个热吸收峰，分别位于1233℃和4810'C，第一个峰对应复合材料失重的第一阶段，在这个阶段内材料失去结晶水和一些小分子的分解，所以失重并不太多，所以它的吸热峰的面积不大。第二个峰对应复台材料木基部分的主要成分稻秸秆内的分解和一些添加剂，HDPE大分子团的分解和挥发，这一阶段复合材料的失重率很高，从DSC图中吸热峰的面积大也可以看出，在分解时需要较多的热量。4．2碳酸氢钠发泡I-IDPE／稻i壳复合材料的研究碳酸氢钠是一种白色细小晶体，小苏打在50"C以上逐渐分解生成碳酸钠，C02和水，在440"C时完全分解I翊。这种发泡剂具有分解温度低且发气量大，无毒无害，可以用于食品制作过程中的膨松剂。小苏打还可直以直接入药，治疗胃 万方数据稻封HDPE技泡复合村抖的制备及性能研究酸过度。还可用于电影制片，鞣革，金属热处理以及制造纤维，橡胶工业等。碳酸氢钠由于其发泡性能好，无毒无害，用途比较广泛。4．2．1碳酸氢钠发泡HDPE／稻i壳复合材料的力学性能小苏打发泡HDPE／稻壳复合材料的拉伸强度变化见图4-11。21划疆垂捌囝4II小苏打发泡HDPE／稻壳复合材料的拉伸强度Figure4-11TheTeasestrengthofNaHC03foamHDPE／ficehuskcompositematerials由图4．11可知，碳酸氢钠含量的增加，复合材料的拉伸强度出现了大幅度下降，当碳酸氢钠的含量达到25wt％时，复合材料的拉伸强度降到了2．6MPa相比1wi％的76MPa下降了5MPa。对比复合材料的发泡效果可以发现，随着碳酸氢钠含量的增加，复合材料的发泡效果越来越好，并没有出现像AC那样当发泡剂含量超过一定值，发泡效果下降的情况。这和小苏打的性质有关，这种发泡剂所产生的泡孔相对于AC数量多，但是泡孔的大小小于AC发泡产生的泡孔，也就是说泡孔排列均匀，又由于泡孔较小所以在压力的作用下，泡孔不易台并坍缩。但当碳酸氢钠含量超过了2wt％时，复合材料的拉伸强度出现了明显下降。这也反应了发泡效果和力学性能呈反比的规律。小苏打发泡HDPE／稻壳复合材料的硬度变化见图4．12。 万方数据第四章不同拉泡剂发泡HDPE／稻壳复合材料的性能研究崔能醚瞄蝗霉利小苏打舍量，wt％图4-12小苏打发泡HDPE厢壳复台材料的硬度Figure4-12TheHardnessofNaHC如foamHDPE／rie_ehuskcompositematerials如图所示，随着碳酸氢钠含量的增加，复合材料的硬度呈下降趋势，在碳酸氢钠含量为1wt％时复合材料的硬度最高为642HRL，l5wt％和2wt％时硬度的差别不大，在小苏打含量为25wt％时复合材料的硬度最低为458}Ⅱ也。说明发泡效果越好，小苏打发泡HDPE／稻壳复合材料的硬度越来越低。这是由于发泡过后复合材料中产生了大量的气孔，在压力的作用下，会被压溃，表现在硬度上就是硬度低。小苏打发泡HDPE／稻壳复合材料的弯曲强度变化见图4-13。1416。14§12童lo巷8喜e42图4-13小苏打发泡HDPEf稻壳复台材料的弯曲强度Figure4-13TheBendingstrengthofNaHC03foamHDPE／ricehuskcompositematedals由图4．13可知，碳酸氢钠含量的增加，会让复合材料的弯曲强度呈现下降变化规律．复合材料的弯曲强度由1wt％时的14．6MPa降到了2．5wt％时的6．9MPa，碳酸氢钠含量在l5wt％和2wt％时复合材料的弯曲强度差别不大。这说明，发泡的程度越大，力学性能下降越多。从图巾也不难看出，在碳酸氢钠含量为25wP／o时复合材料的弯曲强度下降的很快，所以碳酸氢钠含量不宜超过2wt％。一曩 万方数据稻壳／HDPE发泡复合材料的制备及性能研究小苏打发泡HDPE／稻壳复合材料的冲击强度变化见图4—14。l1．522．，小苏打含量／wt％图4—14小苏打发泡HDPE／稻壳复合材料的冲击强度Figure4-14TheImpactstrenghtofNaHC03foamHDPE／ricehuskcompositematerials由图4—14可知，小苏打含量的上升，会让复合材料的冲击强度出现先上升后下降的变化规律，1．5wt％5田2wt％时达到最大冲击强度3．1KJ／m2，和前面的力学性能一样，在小苏打的含量为2．5wt％时，冲击强度最低为2．9KJ／m2，由此看以得出结论，从力学性能考虑，发泡剂的含量不宜过大，超过一定含量以后会极大的削弱材料的力学性能。4．2．2碳酸氢钠发泡HDPE／稻壳复合材料的表观密度碳酸氢钠发泡HDPE／稻壳复合材料的表观密度见图4—15。1,2柏l￡盖0．8、型O．s燕鬻O麓鬻O童≯——吨、i’＼0ll。S22．5小棼舒雷囊加艘图4—15小苏打发泡HDPE／稻壳复合材料的表观密度Figure4-15TheperformancedensityofNaHC03foamHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，随着小苏打含量的增加，复合材料的表观密度一直在下降，由小苏打含量为lⅢ％时的0．98g／cm3一直降到当小苏打含量为2．5wt％时的0．66 万方数据第四章不同发泡剂发泡I-IDPEfN壳复合材料的性能研究g／cm3。这说明小苏打发泡HDPE／稻壳复合材料的效果很好，随着小苏打含量的增加复合材料的密度一直在下降，但这会对复合材料的防水及力学性能产生不利的影响。4．2．3碳酸氢钠发泡m)PE／稻壳复合材料的吸水性能碳酸氢钠发泡HDPE／稻壳复合材料的吸水率变化见图4一16。l毒-啦‘12。O翳量孰O％萎墓。溉茎6瞒4+o亭‘芝，O韩o|∞§1王，5ZZ*5水荐帮禽j静蝴％图4．16小苏打发泡HDPE／羊舀壳复合材料的吸水性Figure4-16TheWaterabsorptionofNaHC03foamHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，随着碳酸氢钠含量的上升，复合材料的吸水率呈上升趋势从碳酸氢钠含量1wt％的3．6％上升到含量2．5wt％的11．5％，可见复合材料的吸水能力和发泡效果呈正比，这是由于发泡效果越好，在复合材料的内部和表面会产生大量的泡孔，使复合材料的吸水性能增强。由此可以得出结论，随着发泡效果越来越好，小苏打发泡HDPE／稻壳复合材料的吸水能力也在增强。这是由于复合材料发泡效果越好，材料就会产生越多的泡孔可以吸收水分，使复合材料的吸水性提升。4．2．4碳酸氢钠发泡HDPE／稻壳复合材料的接触角碳酸氢钠发泡HDPE／稻壳复合材料的接触角变化见图4一17。 万方数据稆"f材HDPE发泡复合材料的制备及壮能研究605040摹30一20100图4—17小苏打发泡HDP喇壳复合材料的接触角Figure4-17TheContactangleofNaHC03foamHDPE／ficehuskcompositematerials如图所示，随着碳酸氢钠含量的上升，接触角呈现先降后升的变化规律。在碳酸氢钠含量为1．5wt％时最低，说明此时复合材料的表面浸润性最好，这是由于此时复合材料表面的泡孔多于后面碳酸氢钠含量2wt％和25wt％。这说明复合材料表面的浸润性并不随着材料发泡程度增加而增强，这和采用的发泡剂种类不同有关。4．2．5碳酸氢钠发泡FIDPE／稻壳复合材料的导热系数碳酸氢钠发泡HDPE／稻壳复合材料的导热系数变化见图4—18。_II_图4-】8小苏打发泡FIDPF-厢壳复合材料的导热系数Figure4-18TheThermalconductiv时ofNafIC03foamHDPE／ficehuskcompositematerials如图所示，随着小苏打含量的增加，复合材料的导热系数呈先降后升的趋势，发泡剂的种类和含量的多少和复合材料的泡孔大小，泡孔是否均匀和泡孔的开闭等发泡效果有直接关系，这将直接影响材料的性能。随着发泡剂的增加复合材料卜|●●—●■■¨卜|●■■■■，j}工●-¨埘㈨叫呲叭㈣嘶㈣㈣。br三、；、辐唾瘴蹄 万方数据第Ⅻ章十f目麓№剂技№HDP嘲壳复台材料∞性能研究的发泡强度越来越大，当小苏打含量超过2Wt％之后可以看到材料结构有很多气孔一直可以通到材料内部，虽然有孔结构可以阻碍热量散发但是这种贯通整个复合材料的孔会使热量直接散出去，导致导热系数上升。4．26碳酸氢钠发泡HDPE厢亮复合材料的微观图分析碳酸氢钠发泡HDPE／：R]壳复合材料的导热系数变化见图4．19。8)isntvej,#nb)2惴十##c)2删十#H图4-19小苏打发泡HDPF．厢壳复合材料的微观图Figure4-19ThemicrographofNaHC03foamHDPE／ficehuskcompositematerials由于小苏打含量在l5wt％和1wt％时微观图像差不多，这里就不分析1wt％的了。如图所示，随着小苏打含量的增加，复合材料泡孔的数量和泡孔的大小都逐渐变大变多。但是可以明显发现当小苏打含量为25wt％时，复合材料的泡孔会变得很大，而且分布的很不均匀，这也解释了为什么它的力学性能很差，且当小苏打含量为25wt％时材料的导热性能也不太好。综合考虑复合材料的各项性能来说小苏打音量为15wt％时复合材料的性能最好。4．2．7碳酸氢钠发泡I-IDPE／稻i壳复合材料的TG图碳图4．20小苏打发泡HDPFff稻壳复合材料的TG圈Figure4-20TheTG⋯eofNaI-IC03foamHDPE／ficehuskcompositematerials37 万方数据稻射HDPE靛泡复台村科的制备厦性能研究综合考量了用小苏打作为发泡剂的复合材料的性能，发现当小苏打含量为1．5wt％时，复合材料的综合性能最好，所以选择1．5wt％dx苏打发泡材料做失重实验。如图所示，由TG图可以看出，复合材料主要有两个主要的失重阶段，分别在288．9℃—4“．9"C温度段内失重了1981％，在4“9。C一4987℃温度段内失重了56．66％，最后剩余残炭率大约为1954％。再看看复合材料的DSC曲线，可以看出主要有两个热吸收峰，分别位于1242℃和4782"C，第一个峰对应复合材料失重的第一阶段，在这个阶段内材料失去结晶水和一些小分子的分解失重并不太多，所以它的吸热峰的面积不大。第二个峰对应复合材料木基部分的主要成分稻秸秆内的分解和一些添加剂，HDPE大分子团的分解和挥发，这一阶段复合材料的失重率很高，从DSC图中吸热峰的面积大也可以看出，在分解时需要更多的热量。4．3丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的研究i1；I图4．21丁腈发泡HDPE魔壳复合材料的拉伸强度Figure4-21TheTensilestrengthofAIBNfoamHDPFJrlcehuskcompositematerials如图所示，丁腈含量的增加，会使复合材料的拉伸强度出现先降后升的变化规律，在丁腈含量为2wt％时，拉伸强度最低为9IMPa。结合表观密度复合材料的发泡效果发现丁腈含量为2wt％时发泡效果最佳。但丁腈含量的增加对材料的 万方数据g口章T目＆泡d熊泡HDP嘣壳女音材料∞件＆目}R拉伸强度的影响不大，最低拉伸强度和最高拉伸强度只相差了1．9MPa。这是由于当丁腈含量为2vr【|o／o时复合材料的发泡效果最好，使材料的力学性能有所下降。丁腈发泡HDP剧稻壳复合材料的硬度变化见图4—22。1965蓍靳皇羹955姜9sI嵴酉分I'i：／wt％图4-22丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的硬度Figure4-22Thebardn鹤sofAIBNfoamHDPE／dcehuskcompositematerials如图所示，发泡剂含量的增加，让复合材料的硬度呈现先降后升的变化规律，在丁腈含量为2wt％时，材料硬度最低为958HRL，这和拉伸强度保持了一致。且随着丁腈含量上升，复舍材料的硬度变化不大。观察材料的发泡情况发现，随着丁腈含量的上升对复合材料的发泡效果影响不大．虽然有区别，但是不明显。说明使用丁腈作为发泡剂对HDPE／稻壳复合材料进行发泡效果不是很好。但是还是可以看出随着复合材料的发泡效果的提升，使复合材料的硬度呈下降趋势。丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的弯曲变化见图4-23。：2；I图4．23r腈发泡HDPE／稻壳复合材料的弯曲强度变化●■■■■■：M●l●●●●¨Ⅲ 万方数据稻壳／HDPE发泡复合材料的制备及性能研究Figure4-23TheBendingstrengthofAIBNfoamHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，丁腈含量的增加，弯曲强度出现了先降后升的变化规律，最低在丁腈含量为2wt％时，此时其弯曲强度为19．1MPa。但是弯曲强度的变化强度不大。说明丁腈的量对复合材料的弯曲强度影响不大。也说明用丁腈对HDPE／稻壳复合材料发泡效果不好。也说明复合材料的发泡效果和材料的力学性能呈反比。丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的冲击变化见图4—24。lLSZi5丁翳含量～拱图4．24丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的冲击变化Figure4-24TheImpactstrenghtofAIBNfoamHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，丁腈含量的增加，会让复合材料的冲击强度出现先降后升的变化规律，在丁腈含量为2wt％时，冲击强度最低为2．8KJ／m2，这和之前上面分析的力学性能保持了一致。这同样是由于当发泡效果好的时候材料内部会产生气孔，当突然受力会使材料的气孔急剧扩大，从而导致材料断裂。4．3．2丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的表观密度丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的表观密度见图4．25f嗣盘重f蝌％图4—25丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的表观密度Figure4-25TheperformancedensityofAIBNfoamHDPE／ricehuskcompositematerials4032l09876Sivl；§22唯E。量避茜专囊㈨翳臻撼!；i搦；蛳*毫萋蘩鼋≈ 万方数据第四章不同艟泡村发泡IIDP嘣壳复古材料的性能研览如图所示，随着丁腈含量的增加，复合材料的表观密度出现了先降后升的趋势，在丁腈含量为2wt％时复合材料的表观密度最低为1．02,∥cm3，在丁腈含量为1w嗍时复合材料的密度最大为1．059／cm3。这是由于当丁腈为2、v瞒时复合材料的发泡效果最好，这让复合材料的体积变大而重量不变．所以复合材料的表观密度最低。4．3．3丁膪发泡HDPE／稻壳复合材料的吸水性能丁膪发泡HDPE／稻壳复合材料的吸水性能见图4-26迁《；i量一囊_八 万方数据稆封HDPE发泡复合材料的制备＆性能研究如图所示，随着丁腈含量的上升，复合材料的接触角出现了波动变化，但是变化幅度不大，在丁腈含量为2wt％时复合材料的表面防水性最好，在丁腈含量为25wt％时表面防水性能最差。这和其吸水性不相符，说明接触角和吸水性不一定是一致的。4．35丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的导热系数丁腈发泡HDPu稻壳复合材料的导热系数见图4—28图4-28丁腈发泡HDPE储壳复合材料的导热系数Figure4-28TheThermalconductivityofAIBNfoamHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，丁腈含量的增加，让导热系数出现波浪式的变化，在丁腈含量为2wt％时，其保温性能最好，导热系数为0．12W／(m*k)，当丁腈含量为25wt％时保温能力最差，导热系数为014W／(m*”，但是变化幅度并不大。相对于AC和小苏打发泡剂来说，导热系数整体偏高。这是由于丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的效果不佳的原因。4．36丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料的微观图分析丁腈发泡HDP嘴壳复合材料的微观图分析见图4—29。a)r镕自tI5w慨b)J目自3i2州％c)]∞☆*25w阱图4-29丁腈发泡HDP明壳复合材料的微观图Figure4-29ThemicrographofAIBNfoamHDPE／ricehuskcompositematerials—■：㈣鄯岔■■■■■■¨硼■●■一。#¨“”Hn“u毗。叭o¨o叭。一芝三、；、鞯峨壤砷 万方数据第四章不同发泡剂控泡HDPFf耩壳复台材料的性能研宄如图所示，随着丁腈含量的增加，发泡复合材料的泡孔数量和大小并没有明显增加，但在丁腈含量为1．5wt％时，还是可以发现复合材料的泡孔数量和太小还是多于1．5wt％和2．5wt％时的。总体来说，由于发泡不佳丁腈发泡复合材料的力学性能还可以，但是其它性能均不好且丁腈在分解时会产生有害气体会威胁人和环境，不是一种绿色发泡剂。4．3．7丁腈发泡HDP胼日壳复合材料的TG图丁腈发泡I-1DPEt稻壳复合材料的TG图见4-30图4-30丁腈发泡HDPE厢壳复合材料的TG圈Figure4-30TheTGcurveofAIBNfoaml-IDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，这是25wt％丁腈发泡材料的TG及DSC图，由图可以看出复合材料主要有两个较大的失重温度段分别是2679℃．4427℃和442．7℃一4982"C这两个阶段一个失重了25．62％，另一个失重了52．76％。第一阶段为材料升温阶段，发泡材料中的一些物质开始受熟分解产生气体和结晶水的失去。第二阶段材料开始热分解，这个阶段材料中的木基部分的稻秸秆中含有的纤维素，半纤维素，和术质素开始分解，添加剂也开始分解，从而导致复合材料剧烈失重，最后剩余物质比大致维持在1353％。再看DSC图，主要有两个吸热峰，分别在1236"C和477．5℃，分别对应两个主要的失重阶段，可以明显看出第二个峰面积大干第一个峰的面积，说明第二阶段的吸热量要太于第一阶段。44本章小结本章主要分别研究了偶氦二甲酰胺，小苏打，丁腈这三种发泡剂对HDPE／稻壳复合材料的基本力学性能，吸水，红外．热重．导热的变化规律。通过实验 万方数据稻壳／HDPE发泡复合材料的制备及性能研究资料得出以下结论：4．4．1AC发泡结论AC含量的增加，让复合材料的力学性能基本呈现了先降后升的变化规律，在AC含量为1．5wt％时，力学性能最差，导热系数和接触角也呈现先降后升的趋势，且也是在1．5wt％AC时最低，而吸水性能是先升后降。对比材料的发泡情况不难发现：在AC含量为1．5wt％复合材料的表观密度最低，也就是发泡效果最好。由此可以得到结论，发泡效果和力学性能，接触角，防水性呈反比。和保温能力呈正比。对于用AC发泡HDPE／稻壳复合材料而言综合力学性能，导热，吸水等各项性能AC含量为1wt％．1．5wi％时比较好。4．4．2小苏打发泡结论小苏打含量的增加，让复合材料的力学性能和导热能力基本出现了逐渐下降的变化规律，吸水性能呈现上升趋势，接触角先降后升。结合复合材料的发泡效果，随着小苏打含量的上升，发泡效果越来越好。也满足AC发泡的规律，即力学性能，防水性能均随着材料的发泡而下降，保温能力随着复合材料的发泡而增强。就小苏打发泡HDPE／稻壳复合材料而言综合力学性能，导热，吸水等各项性能小苏打含量为1．5wt％时较好。4．4．3丁腈发泡结论对比以上两种复合材料的发泡情况和各项性能来说，用丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料效果都没有明显优势，且丁腈本身在分解时会产生有害气体，对人体和环境有伤害。所以在不考虑成本的情况下不建议使用J一腈作为发泡剂对HDPE／稻壳复合材料进行发泡。44 万方数据*Ⅱ章HI燃剂m燃HDP喘壳美泡木塑复古材料性能的研究第五章阻燃剂阻燃HDPE／稻壳发泡复合材料性能的研究5．1聚磷酸铵阻燃珈DPE／稻壳复合材料的研究聚磷酸铵(APP)是一种含N和P的聚磷酸盐，它呈无定形微细粉末状，按聚合度可分为低聚，中聚和高聚3种，低聚磷酸铵最易溶于水中，高聚最难溶于水口w。APP作为阻燃剂有着许多的优点，例如：热稳定性好，密度低，较好的分散性，基本呈中性，无卤型对环境没有污染。除此之外，聚磷酸铵包含植物生长所必须的氮和磷，并且其水溶性较好，易被植物吸收利用．由此可见低聚磷酸铵不仅可以起到阻燃效果，喷洒到森林还起到施肥效果，可作为很好的森林阻燃剂。APP的抑燃原理为其受热分解成磷酸，而磷酸可以加速聚合物脱水碳化形成呈石墨状的焦炭层，从而阻止复合材料继续和氧接触。焦炭层不易将热量传入，从而使复合材料不继续燃烧，使其达不到分解温度，从而起到了抑燃的作用嗍。5．1．1聚磷酸铵阻燃HDPE／稻壳复合材料的力学性能APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的拉伸强度变化见图5-1。l●_-图5-IAPP阻燃IrlDPE／稻壳复合材料的拉伸强度Figure5-1TheTensilestmngthofAPPflamerestardantFIDPE／rieohuskcompositematerials如图所示，APP含量增加，会让复合材料的拉伸强度呈现波浪式的变化，当APP含量为10wt％时拉伸强度最大为7．4MPa，比未添／JnAPP时上升了1．4MPa，但是APP含量的继续上升，复合材料的拉伸强度出现了较大程度下降，在APP为20w^A时，复合材料的拉伸强度只有28MPa。这可能是由于APP的加入使得HDPE和稻壳不能很好的结合，导致复合材料的基体有空隙，导致材料的拉伸强度下降。．di≥暴晕{ 万方数据稻尧／HDPE发泡复台村科自勺制备投性能研宄APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的硬度变化见图5-2图5-2APP阻燃HDPE／J睡壳复台材料的硬度Figure5-2Thehardn既sofAPPflamerestardantHDPE／rieehuskcompositemaledals如图所示，APP含量的增加，会导致复合材料的硬度一直在下降。当APP含量为20wt％时的硬度只有5wt％时的一半。这说明APP的增加对材料的硬度影响很大。这可能是由于APP是无机材料而HDPE是高分子材料，二者界结合能力差，从而不能很好的兼容，在材料内部形成了空隙，所以影响了材料的硬度。APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的弯曲变化见图5-3⋯⋯图5-3APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的弯曲变化Figum5-3TheBendingstrengthofAPPflamerestardantHDPE／ficehuskcompositematerials如图所示，APP含量的增加，让复合材料的弯曲强度出现了波浪式的波动，添加了APP的复合材料，在APP含量达10wt％时复合材料的弯曲强度最高为1l6MPa，然后开始下降。比较未添加APP时弯曲强度为122MPa，复合材料的弯曲强度下降了。这说明APP的增加对复合材料的弯曲强度有不好的影响。这可能是因为APP的分子链柔润性差，而其较火的刚度破坏了聚合物和纤维良好的兼容性．所以会影响复合材料的弯曲强度。 万方数据第五章阻燃剂阻燃HDPEf稻壳发泡木塑复合材料性能的研究APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的弯曲变化见图5—4。谚5101520Ap—蛹静蝴满图5．4APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的冲击强度Figure5-4TheImpactstrengthofAPPflamerestardantHDPE／ricehuskcompositematedals如图所示，APP含量的增加，会让复合材料的冲击强度出现了先升后降的变化，在10wt％APP时达到最大冲击强度3．3KJ／m2，当APP含量为20wt％时其冲击强度最低为3KJ／m2,对比未添加APP复合材料的冲击强度为3．1KJ／m2，除了添加20wt％时的冲击强度，其他的都有所上升，说明添加较少量的APP可以改善复合材料的冲击强度，这是由于少量添加APP时，APP的分子刚度较强，对冲击性有一定提高，而随着APP含量的继续增加，会破坏稻秸秆和HDPE的结合，导致复合材料的冲击强度下降。5．1．2APP阻燃HDPE厝舀壳复合材料的吸水性能APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的吸水率变化见图5．5。重&∞％1&00黼一遂褥《裂母搴10童5叠0AP噫瓣一噼≤图5-5APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的吸水性Figure5-5TheWaterabsorptionofAPPflamerestardantHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，APP含量的增加，让复合材料的吸水性能有所提高，当APP含量为20wt％时其吸水率最高为14．8wt％，相比于未添加APP时增加了4．1wt％，但47赫甜瓣馘勰；辨臻研zI窭#霹謦一矮童lI^篓鬟篇篓霞Z旺器蓐42O 万方数据稻亮dHDPE发泡复合材料的制备及性能研究是当APE'含量超过10wt％之后复合材料的吸水性增长就很缓慢了。这有可能是因为APP具有很好的水溶性，当复合材料中添加的APP较多时提高了材料的吸水性，但是添加过量的APP并会增强复合材料的吸水性。5．1．3APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的接触角APP阻燃HDPE厢壳复合材料的接触角变化见图5-6。APP吉量／*rtY,图5-6APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的接触角Figure5-6TheContactangleofAPPflamer皓b州卸tHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，随着APP含量的增加，复合材料的接触角处于一个下降趋势，在APP含量为20wt％时其接触角最小为20。对比未添加APP时下降了12．6。。这可能是由于APP的亲水性导致的，另一方面，属于无机材料的APP不能很好的和稻壳／I-／DPE基体很好的融合，使复合材料的结构较松散，所以表面会出现很多小孔，导致复合材料的表面防水性能下降．所以接触角下降。5．1．4APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的导热系数APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的导热系数变化见图5—7非柏菇拍拈拍坫加；o 万方数据弟Ⅱ章m燃棚阻燃HDPE／稻先发泡木塑复☆材}}性能的研究：：i012|=!。O。．06呻：APP含量／w竹‘图5-7APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的导热系数Figure5-7TheThermalconductlvityofAPPflamerestardantFIDPE／rlcehuskcompositematerials如图所示，APP含量的增加，会使复合材料的导热系数出现了波动式的增长趋势，当APP含量为15wt％，复合材料的导热系数最高为014。在APP含量为10wn,4时导热系数最低为0．IW／(m*k1。对比未添加APP时复合材料的导热系数发现，少量添加APP可以加强复合材料的保温能力，而过量增加就会使其保温能力降低。这是由于当APP的添加量超过一定比例之后，会填满复合材料的空隙是的复台材料更加密实，从而将复合材料的散热方式由热对流变为效率更高的固体散热，使复合材料的保温性能有所下降。51．5APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的氧指数APP阻燃HDPE厝舀壳复合材料的氧指数的变化见图5-8。?，——／图5-8APP阻燃HDPE厢壳复合材料的氧指数Figure5-8TheOxygenindexofAPPflamer鲒lardantHDPE／dcehuskcompositematerials如图所示，APP含量的增加，会使复合材料的氧指数也在逐步的增加，当APP含量达到20wt％时复台材料的氧指数达到了274％，比空气的氧含量高了黝左右，属于不易燃烧的材料了，相比于未添加APp时材料的氧指数20．2％提●■■■■■■∞—■■■●●峙一1日 万方数据稻壳rJI-IDPE技泡复台材料的$懵及性能研咒高了很多。APP的阻燃机理在于其受热分解成磷酸，而磷酸可以促使聚合物脱水碳化形成呈石墨状的焦炭层，从而阻止内部的聚合物和氧接触a焦炭层的热传导性差，从而让复合材料和热源隔离，使其达不到分解温度，从而起到了抑燃的作用。5．1．6APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的微观图分析APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的微观图见图5-9。8)A肿{i自，w阱b)APp☆t☆10M％c)APp目iⅪ15w粕图5-9APP阻燃HDPE：稻壳复合材料的微观图Figure5-9ThemicrographofAPPflamerc自adantHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，APP含量为5va％时，复合材料的发泡效果较好，APP含量为15wt％次之，含量为10wt％时最差，这和复合材料的力学性能保持了一致。此外5wt％APP木粉和聚合物间隙不明显，说明APP聚合物的兼容性良好。当APP含量为5wt％时，我们看到白色粉末很均匀的分布在基体中，相比10wt％时，更加光洁。说明APP能很好的和HDPE／稻壳基体相融合。5．1．7APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的红外光谱分析APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的红外光谱如图5-10 万方数据第Ⅱ章阻燃剂m燃HDP蜊壳技泡术塑复合材料性能的研究SO㈣ZCuU1uuu枯数(cml)，==P'—=E'—’==P—，——E=，——，———。—‘-j‘。————————‘-‘E“qP。_^‘±t。‘_。'。’。。n_“+●’_+’’-+，__’目=—1'——P——_——’_z⋯图5．10APP阻燃HDPE厢壳复合材料的红外光谱图Figure5-10TheInfraredspocⅡoscopyofAPPflameretardantHDPE／ricehuskcompositematerlals经过比较APP阻燃发泡复合材料的各项性能之后，发现APP含量为10wt％时，复合材料的综合性能最好，所以选择10w1％APP复合材料做红外实验。如图所示在3439cm"1处出现的较大的吸收峰为氢键的羟基伸缩振动，羟基主要来自APP中的强氢键和碳水化合物。2920cm‘为碳甲基对称伸缩振动，2850cm"1处为次甲基基团中的c—H对称伸缩振动。163671cmo处为木质素中与芳香环相连的C-O伸缩振动。1043cm“处为无机物的Si02等的si．O伸缩振动。由图可以看出含10wt％APP的复合材料相比于未添加阻燃剂在2920cm"l,2850cm’。，1636em-11044cm’1处均有所减弱，说明APP的加入使得稻秸秆的结构受到了破坏。5．18APP阻燃HDPE／稻i壳复合材料的TG图APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的TG见图5-1l 万方数据稻壳／HDPE靛泡复台村料的制各及性§E研宄图5"11APP阻燃HDPE,／稻壳复台材料的T(J国Figure5-11TheTGCkll'veofMHflameretardantHDPE／rict!huskcompositematerials如图所示，这是含有5wt％和10wt％的APP阻燃发泡复合材料的TG图。当复合材料含有10wWo的APP从它的TG图可以看到它有两个失重阶段分别在温度段3463"CM553'C和4553"C．5006"C可以发现在第一个温度段内复合材料失重不多只失重9．87％，第二个温度段内剧烈失重，失重了4443％。而当复合材料含有5vd％APP时，复合材料主要只有一个主要失重阶段在温度段3542"C一4901℃内失重了6656％，其他失重阶段失重不明显。对比两种复合材料的TG图不难发现虽然含10wt％APP的复合材料在升温的前半段失重率高5wt％APP的复合材料，但|；茸着温度的继续增长10wt％APP的复合材料失重率逐渐低于5wt％APP的复合材料，最后10wt％阻燃复合材料的剩余质量比为3803％，而5wt％复合材料的剩余质量比只有25．05％。APP阻燃HDPE／稻壳复合材料的DSC见图5—12 万方数据第五章m燃剂m墚HDPE厢壳麓泡本塑复台村料性能∞研宄图5-12APP阻燃HDPE／稻壳夏合材料的DSC图Figure5-12TheDSCcurveofMHflameretardantHDpE／rleehuskcompositematerials如图所示，这是含有5wt％和10wt％的APP阻燃发泡复合材料的DSC图。由图可以看出这两种复合材料在受热分解的过程中都有三个吸热高峰，且他们的吸热峰位置基本一致都在554C附近，123"C附近和470"C附近。第一个吸热峰含有5wt％APP的复合材料的峰的面积要大于10wt％APP复合材料的峰的面积，说明此时5wt％APP复合材料分解需要的热焓大于10w1％时。第二个峰10wt％APP复合材料的峰面积要大于5wt％时的，说明此时10wt％APP复合材料分解需要的热焙大于5wt％时。其中第一个峰处于材料的干燥和失去结晶水还有一些小分子的断裂。第二个峰处于APP催化复合材料术质部分分解碳化，形成碳保护层，此时APP本身也开始分解产生气体，引起碳层膨胀，这一阶段由吸热峰的面积可以看出，吸热不多。第三阶段复合材料开始热分解，APP进一步分解，之前形成的隔热碳层在高温下也开始降解，聚台物中稻秸秆的纤维素，半纤维素，碳水化物等开始分解挥发，由于隔热碳层的破坏，聚合物开始逐渐碳化，这一阶段复合材料大量失重。52氢氧化镁阻燃HDPE／稻壳复合材料的研究氢氧化镁(MH)是一种无机碱性化合物，在阻燃聚合物以及抑烟脱硫方面有很好的效果，相比与其他无机阻燃剂相比，它可以明显提高聚合物材料的阻燃效果，同时可以抑制对人体有害的卤化物在聚合物材料燃烧过程中的生成，从而赋予阻燃聚合物材料无毒无污染的优良特性。同时MH生产使用过程中及其废弃物对环境无污染，且其自身分解温度高，并且分子结构中的碱性基团能够中和聚合物产生的酸性物质，所以其是一种绿色阻燃剂。氢氧化镁的阻燃机理在于其在受热之后分解为氧化镁覆盖在复合材料表面，隔绝氧气和热量，从而起到阻燃的作用。{1 万方数据稻壳JHDPE发泡复台村抖的制各厦性能研究5．2．1氢氯化镁阻燃HDPE厢壳复合材料的力学性能MH阻燃HDPE／；船壳复合材料的拉伸强度变化见图5一13。Md0H旧i，w懈图5-13MH阻燃HDPE／'稻壳复合材料的拉伸强度Figure5-13TheTensilestren掣hofMHflamerestardantHDPE／ricehuskcompositemmeriMs如图所示，MH含量的增加，会使复合材料的拉伸强度出现了先升后降的变化规律，MH含量为0wt％时的拉伸强度为6MPa，当MH含量为5wt％时，复合材料的拉伸强度达到最大8．7MPa之后开始逐渐下降，当MH含量为20wt％时拉伸强度最低为56MPa，对比添加和未添加MH复台材料的拉伸强度发现，少量添加MH可以明显改善其拉伸强度。这可能是由于当MH含量较少时，MH粒子能够均匀填充在无机与有机接口结合处，但是随着MH量继续增加，而MH属于无机材料和HDPE的结构差异巨大，不能很好兼容从而MH产生了团聚现象，影响了材料的拉伸强度。MH阻燃HDPE，稻壳复合材料的硬度变化见图5一14舯J70{60＼掣50≤40l30喜20lO0氲氧化链音量^峭‘图5—14MH阻燃HDPE罔壳复合材料的硬度Figure5-14ThehardnessofMHflamerestardantHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，MH含量的增加，会使复合材料的硬度呈现波浪式的变化规律 万方数据第Ⅱ章m燃剂m燃rlDPE伪壳发泡术塑复台村料性能的研宄在MI-I含量为lOwt％时其硬度最高为68HRL，在MH含量为15wt％时，其硬度最低为412HRL,之后有所回升。经过对MH阻燃复合材料的拉伸强度的分析得知MH的添加对材料的力学性能总体来说是不利，这可能由于MH和复合材料的基体不能很好的融合从而出现团聚现象而导致它硬度下降。MH阻燃HDPE／稻壳复合材料的弯曲变化见罔5-15i6“i12{10嚣s主6静42S101520氢董化饿古董fw瞒图5．15MH阻燃HDPE／稻壳复合材料的弯曲变化Figure5-15TheBendingstrengthofMHflamereslardantHDPE／ricehoskcompositematerials如图所示，MH含量的增加，会使复合材料的弯曲强度出现了先增后降的趋势，在Mg(OH)2含量为10wt％时其弯曲强度最高144MPa，最低为M甙0吼含量为5wt％时为1I3MPa。在MH含量超过10wt％之后弯曲强度开始逐渐下降。这是当MH添加量较少时可以分散在基体空隙处，和基体很好的结合在一起从而提高了复合材料的弯曲强度。但是随着MH含量的增高就会产生团聚现象，从而一定程度上影响了材料的弯曲强度。MH阻燃HDPE／稻壳复合材料的冲击变化见图5-16。 万方数据稻壳／HDPE发泡复合村刳的制备及性能研究OSlO王鐾辍氧化镁台鼍，w伐图5—16MH阻燃HDPE／稻壳复合材料的冲击强度Figure5—16TheImpactstrengthofMHflamerestardantHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，MH含量的增加，会使复合材料的冲击强度呈现先增后降的变化规律，MH含量为15wt％时其冲击强度最高为3．4KJ／m2。对比于没有添加MH时的冲击强度3．1KJ／m2添加了MH的复合材料的冲击强度均有所提高，这是由于MH良好的分散性很好的填补了发泡材料的问隙，提高了材料的冲击强度，但是随着其量的继续增加，MH就会产生团聚现象，就会影响冲击强度。5．2．2氢氧化镁阻燃HDPE／稻壳复合材料的吸水性MH阻燃HDPE／稻壳复合材料的吸水率变化见图5．17。l氐∞’‘l五洲ln∞％摹8．00％静差6．00％簟P4．0∞‘2，O西‘O．O∞§OS10l搴2a氢飘他镁台鼍加rt，‘图5．17MH阻燃HDPE／稻壳复合材料的吸水性Figure5-17TheWaterabsorptionofMHflamerestardantHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，MH的加入，会使复合材料的吸水性大幅下降，从未添加MIt的10．7％下降到最低3．4％。这说明MH的填充对材料的防水性能有很大的提高。这是由于MH能很好的填充基体的空隙，另外随着MH的含量的增加，亲水的稻壳量会减少，吸收的水分也自然就会减少。S432l3983罩32哗搴呈避袋弯足 万方数据第Ⅲ章m燃剂m燃HDP嘣壳发泡术塑复合材料性能的研宄⋯5鏖IIMg[OH}：0iM％图5-19MH阻燃HDPE／'稻壳复合材料的导热系数Figure5-19TheThermalconductivityofM}{flamerestardantHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，MH含量的增加，会使复合材料的导热系数出现了先升后降的趋势，当MH含量为10wt％时，复合材料的导热系数最高018W／(m+k)。相比未添 万方数据稻壳／HDPE发泡复台材料的制各厦性能研究加MH时，添加过MH后的复合材料的导热系数有所上升，即材料的保温性能有所下降。这是由于，MH将发泡木塑材料的泡孔填满，使材料的结构更加紧密，使原来靠空气对流散热的复合材料直通过固体散热，散热效率变高，使得保温效果变差。5．2．5氢氧化镁阻燃HDPE／稻壳复合材料的氧指数MH阻燃HDPE／稻壳复合材料的氧指数变化见图5—20。／／—一图5-20MH阻燃HDPEr稻壳复合材料的氧指数Figure5-20TheOxygenindexofMHflamerestardantHDPEMcehuskcompositematerials如图所示，这是阻燃复合材料的氧指数趋势图，从图中可以看出随着MH含量的增加，复合材料的阻燃性是逐渐上升的，在MH含量为20wt％时，复合材料的氧指数达到了267％高于空气中的氧浓度，属于不易燃烧的材料了，相比于未添加MH是氧指数为202％有很大的提高。氯氧化镁的阻燃机理在于受热分解失去结晶水，一方面可以吸收热量另一方面形成水蒸气稀释氧浓度，另外可以形成MgO附在复合材料的表面隔绝氧气和热量交换。5．2．6氢氧化镁阻燃HDPE／Jfl'd壳复合材料的微观图MH阻燃HDPE／稻壳复合材料的微观图分析见图5-21a】MH☆*自10n*／,b】MH☆i女15¨1％c)MH自i自20wd‘图5-2lMH阻燃HDPE／稻壳复台材料的微观图Figum5-21ThemicrographofMHflameretardantHDPE／ricehuskcompositematerials综合比较MH阻燃复合材料的力学性能以及材料的极限氧指数发现58 万方数据第^章UU燃荆阻№HDPFJ'稻壳发泡木盟复合材料性能的研宄10wt％MH阻燃材料综台性能优异。通过图5—21中体视显微镜图片的对比可知，10wt％MH木粉与聚合物间隙不明显，图5-2l(b1所示，由于无机阻燃剂MI-1的添加，材料表面较10％MH发白，说明15wt％MH材料中由于MI-I含量较高在材料内部分散不均，而产生一些团聚现象。图5．2lfcl所示，20wt％MH微观图显示材料内部MH含量较高产生较大量的团聚现象，使得材料表面具有较大的白色颗粒，材料问间隙较大，说明MH含量较高的情况下容易产生吸附周围颗粒而堆聚从而影响材料的性能。5．2．7MH阻燃HDPE／稻壳复合材料的红外光谱MH阻燃HDPE／稻壳复合材料的红外光谱见图5．22图5．22MH阻燃HDPE／'r／琶壳复合材料的红外光谱图Figure5-22TheInfraredspectroscopyofMHflameretardantHDPE．／ricehuskcompositematerials比较了使用氢氧化镁作为阻燃剂制取的复合材料的力学性能，吸水和微观图发现当MH含量为10wt％时复合材料性能较好。图中3697cm-1处的较强的吸收峰来自MH结构中O—H伸缩振动。3432cml处的吸收峰是形成氢键的羟基伸缩振动引起的，这些基团来自纤维素，淀粉，多糖，单糖和碳水化合物等。1637em‘来自木质素中与芳香环相连的C=O伸缩振动及酰胺化合物的特征吸收谱带。1466cm。1为碳水化合物和脂肪族化合物的一CH3基团的剪式变形振动。1384em“为氨基酸等化合物中的N—H变形振动。1121cm“为腊肪族化合物和脂肪族化合物中醚键的c—O—c的非对称伸缩振动。719cm。1为有机硅Si．C为纤维素的特征吸收峰。458为MgO的特征吸收峰。图中3697cm‘1和458cm。1峰的增加都是由于术塑复合材料添加了氢氧化镁作为阻燃剂而出现的1637em-’和1466em’1和1384cm。1和1121cml和719cm。峰的减弱说明MH的加入破坏了稻秸秆的结构。5．2．8MH阻燃皿PE／稻壳复合材料的TG图MH阻燃HDPE／稻壳复合材料的TG见图5-23。风处．铆：．≈11¨《；．＼＼∥，。鹱。一。涎3V、。、、 万方数据猫壳mDPE发泡复台村料的制各及性能研究圈5．23MH阻燃HDP嘴壳复合材料的TG图Figttm5-23TheTGcuⅣeofMHflameretardantHDPE／ficehuskcompositematerials如图所示，这是含有5wt％和10wt％的MH阻燃发泡复合材料的TG图。当复合材料中含10wt％MH时，可以看到复合材料有两个阶段的失重，第一阶段在3922℃_447．1℃这个阶段失重不多只失重了11．47％，第二阶段为447l℃-4996℃在这一温度段复合材料剧烈失重了4644％。当复合材料中含有5wt％MH时，复合材料有三个失重阶段在2792℃．351"C和351℃一4542"C这两个温度段内失重不多，分别失重了1336％和ll38％。而在第三个温度段4542"C一4996'C时复台材料强烈失重了46．54％。对比两种复合材料的失重情况发现当复合材料中含有10％MH时的失重一直低于复合材料含有5wt％MH时，说明含10w1％的复台材料的阻燃性要优于含有5wt％时。最后10wt％MH阻燃复合材料的剩余质量比为3413wt％，而5wPAMH阻燃复合材料的剩余质量比为15．44wt％。10wt％MH阻燃复合材料的剩余质量比几乎为5wt％的两倍。MH阻燃HDPE，稻壳复合材料的DSC见图5-24。 万方数据第Ⅲ章Ⅲ燃剂Ⅲ燃HDPE儡壳发泡术塑复台村#性能的m宄囤5-“MH阻燃HDPE／稻壳复台材料的DSC图Figule5-24TheDSCⅢeofMHflameretardantHDPE／ricehuskcompositemalerials如图所示，这是含有5wt％和10wt％的MH阻燃发泡复合材料的DSC图。从图中可以看出含有5wtV铘10wt％的MH阻燃发泡复合材料的分解吸热峰值都各有四个，且四个峰值的位置基本相似，第一个在50"C附近，第二个在120'C附近，第三个在370℃附近，第四个在480℃附近。且从图中可以大致看出在第一个峰时5wt％MH阻燃发泡材料的峰的面积大于10w竹A的，也就是说这个阶段材料吸热分解5wt％需要更多热量，第二个峰两者差不多，第三个峰10wt％Mn阻燃材料热分解需要更多能量，第四个峰两者面积差不多。其中前两个峰处于材料的干燥和失去结晶水，第三个峰处于MH吸热失去结晶水形成稳定的氧化物覆盖在复合材料表面，这一阶段失重并不多。第四个峰处于第三阶段复合材料开始热分解，MH进一步分解，之前形成的氧化物层在高温下也开始降解，聚合物中稻秸秆的纤维素，半纤维素，碳水化物等开始分解挥发，由于氧化物层的破坏，聚合物逐渐碳化，此时复合材料开始大量失重。5．3纳米蒙脱土阻燃I-IDPE／稻壳复合材料的研究这是一种具有层状结构，每一层的厚度是纳米级的硅酸盐片层，层与层之间依靠静电作用结合而成的土状矿物【6l】。它的晶体结构是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体构成[621，为了使蒙脱土具有良好的插层性能．且OMMT内部的纳米级层片结构之间具有吸附离子的性能，通过OMMT特殊结构吸附离子，能改变其吸水性能，使其变为疏水有机蒙脱土OMMT。除此之外OMMT还具有有助于复合材料加工性能，力学性能和耐热性能的改善。其阻燃机理在于它的插层结构可以使聚合物长链分子良好插入起到屏障作用，可以有效的减缓热量交互 万方数据稻壳Ⅲ叮PE发泡复古材料∞制备及性能研宄|⋯_Ii图5-25OMMT阻燃HDPFA[fl壳复台材料的拉伸强度Figure5-25TheTensilestrengthofOMMTflamerestardantHDpE／ricehuskcompositematerials由图5．25可得，OMMT含量的增加，会使复合材料的拉伸强度出现了先增后减的变化趋势，在OMMT含量为1wt％时材料的拉伸强度最大为75MPa，在OMMT含量为7wt％时最低为52MPa，相比于未添加OMMT时复合材料的拉伸强度是总体是有所上升的这是由于当OMMT含量较低时可以均匀的分布在复合材料中，填补材料的空隙，但是随着含量的上升就会出现团聚现象，从而影响材料的拉伸强度。OMMT阻燃HDPE，稻壳复合材料的硬度变化见图5—26。、／／＼：一∞_《¨晰图5．26OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的硬度Figure5-26ThehardnessofOMMTflamerestardantHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，OMMT含量的上升，会使复合材料的硬度出现了先上升后下降的变化规律，在OMMT含量为3wPA时复合材料的硬度最高为838HRL，随后复62∞∞∞∞∞"∞””∞0J‘5h掣Z疰茸i 万方数据第i章阻燃剂阻燃HDP肼舀壳发泡木塑复台材料性能的研究合材料的硬度开始随着OMMT添加量的增加而下降。这是由于少量的OMMT可以很好的均匀分布在基体中，可以填充复台材料由于发泡而产生的泡孔，但是随着OMMT的含量增加，就会产生团聚，使材料的硬度下降。OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的弯曲变化见图5．27。25Ⅻi。，型i”。5㈣MT吉■，Ⅲ图5-27OMMT阻燃HDPF摘壳复合材料的弯曲变化Figure5-27TheBendingstrengthofOMMTflamel'e$tardalltHDPE／rlcehuskcompositematerials如图所示，随着OMMT含量的增加，复合材料的弯曲强度出现了先增加后下降的趋势，在OMMT含量为1wt％时复合材料的弯眭强度最大为17．8MPa，随后开始呈现下降的趋势在OMMT含量为3wt％时其弯曲强度最弱，为101MPa。这是由于当MH具有无机剐性粒子，少量添加能够分散在基体相接口处，使复合材料的结构更加紧密，但是随着其含量进一步增加就会出现团聚现象使木粉和HDPE间的接口粘结力变小，使材料的弯曲强度下降。OMMT阻燃liDPE，稻壳复合材料的冲击变化见图5．28。#脱±音量，w怫图5-28OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的冲击强度Figure5-28TheImpactstrengthofOMMTflamerestardantHDPE／ricehuskcompositematerialsNE．o吾最专童 万方数据稻壳／HDPE发泡复合材料的制备及性能研究如图所示，随着OMMT含量的增加复合材料的冲击强度出现波浪式的变动，在OMMT含量为5wt％时其冲击强度最大为3．2KJ／m2，在其含量为3wt％时冲击强度最低为2．9KJ／m2。这和之前分析过的复合材料的力学性能一样时是由于少量的OMMT可以均匀分散在复合材料中，提高其力学性能，而过多的OMMT则会产生团聚现象，从而影响复合材料的力学性能。5．3．2OMMT阻燃HDPE／I舀壳复合材料的吸水性OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的吸水性见图5—29。l氐∞箱士玉Oo％l。．∞％娶拿，o雠静差6瓣嘲藿o4．Oa％2．OO％O∞∞‘臼工善，1紫脱主台薰，w瞄图5．29OMMT阻燃HDPE厢壳复合材料的吸水性Figure5-29TheWaterabsorptionofOMMTtiamerestardantHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，OMMT含量的增加，会使复合材料的吸水性能呈下降趋势，在复合材料未添加OMMT时材料的吸水率10．7wt％，当OMMT含量为3wt％时，复合材料的吸水率最低为6．4wt％。后来随着OMMT含量的增加，吸水率有所回升，但相对于未添加OMMT而言时下降的。这是由于添加了OMMT后将复合材料发泡后留下的泡孔填满了，使材料结构紧凑，提高了材料的防水性。5．3．3OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的接触角OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的接触角见图5．30。 万方数据第五章阻燃剂阻燃HDPE／稻壳发泡木塑复合材料性能的研究I⋯I鬟脱土古●口-^％|蓬Il一_置■■_。∞"曲∞叩柏珀∞o、宴曩簟 万方数据稻壳／HDPE发泡复音材料的制备及性能研究5．3．5OMMT阻燃HDPE／稻,壳复合材料的氧指数MIt阻燃HDPE／稻壳复合材料的氧指数变化见图5_32。¨——————————————一。／芒!¨#■t±0■，_瞒图5—32MH阻燃HDPE／稻壳复合材料的氧指数Figure5-32TheOxygenindexofMHflamerestardantHDPE／ficehuskcompositematerials如图所示，蒙脱土含量的增加，会使复合材料的氧指数基本处于逐渐增加的趋势，只是在OMMT含量超过3wt％之后复台材料的氧指数变化就不了，在OMMT含量为3wt％时，复合材料的氧指数最高为248％，之后就比较平稳变化不大，相对于未器加蒙脱土时的氧指数提高了46％。蒙脱土的阻燃机理在于它的插层结构可以使聚合物长链分子良好插入起到屏障作用，可以有效的减缓热量交互和氧气的移动。5．3．6OMMT阻燃HDPE，稻壳复合材料的微观分析OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的微观图分析见图5-33。a)OMm☆■自l州％b)oMMT目■目3,xnAc)OMMTot自5wt％圈5．33OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的微观图Figure5-33ThemicrographofOMMTflameretardantHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，当OMMT含量为1wt％时，木粉和聚合物之间的间隙不明显，当OMMT含量为3wt％片层之间的距离较大，且OMMT在材料内的分散较均匀。但当添加量增加到5wt％时，可以到复合材料表面有白色颗粒，说明OMMT片层间距减少，造成分散不均匀，出现了团聚等不良现象，从而影响了材料各方面的性能。66 万方数据第j章阻燃剂阻燃HDP嘣壳发泡木塑复合材料性能白勺日宄5．37OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的红外分析OMMT阻燃HDPE／程t壳复合材料的红外光谱见图5—349够∥尸1除．3划|～∥l炉、＼ⅣiV漪图5．34OMMT阻燃HDr'E偶壳复台材料的红外光谱图Figure5-34TheInfraredspectroscopyofOMMTflameretardantl-IDPE／ricehuskcompositer／1aterials在比较了OMMT阻燃发泡复合材料的各项性能之后，发现当复合材料含3wt％OMMT时，其综合性能最优，故选择3wt％OMMT复合材料做红外分析。3446cm-1峰为碳水化合物的羟基振动和OMMT层间结晶水的峰值。2922em。1为次甲基基团中的C—H对称伸缩振动。1652cm。1为水分子形成氢键的变形振动和有机梭酸盐。1646em。1为木质素中与芳香环相连的C=O伸缩振动。1425cm“为一CH3．这是蒙脱土中si．O．Al的吸收峰。894em-1为纤维素及糖类如B一糖类、半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖及多糖中的环振动产生。668em-’为羟基的面外变角振动。由图可以看出含3wt％OMMT的复合材料在2922cm。，1652cm-。，1646cm-。，894cm～，668em-o明显减弱，说明OMMT的加入破坏了稻秸秆中的纤维素中的si．O结构，C-O基团，一c地基团，破坏了稻秸秆的结构。5．3．8OMMT阻燃HDPE／手B壳复合材料的TG图OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的TG见图5-35 万方数据稻壳／HDPE发泡复台村料的制各及性能研亢图5—35OMMT阻燃HDPF：稻壳复台材料的TG图Figure5-35TheTGc111'veofOMMTflameretardantHDPE／ricehuskcompositematerials如图所示，这是含有1wt％和7wt％的蒙脱土阻燃发泡复合材料的TG图。由图可知当复合材料含有7wt％OMMT时，其TG图有两个峰值，在445+C之前它的TG图比较平稳只失重了1276wt％，在4454℃到5019'C之间7wt％OMMT复合材料的失重非常明显，在这个温度段共失重了6352wt％。而1wt％OMMT复合材料有三个失重区间，在温度区问为2714"C至3456'C之间时，复合材料失重135wt％。在之后34569C至4529℃之间复合材料失重较为平稳，只失重了6A9wt％。之后在452．9℃到5028"C温度段内复合材料开始猛烈失重，失重了4324wt％。对比两种复合材料的TG图可以发现温度在500+C之前7wt％OMMT阻燃复合材料的失重率要低于1wt％OMMT说明此时7wt％OMMT阻燃复合材料的阻燃性能要优于1wt％OMMT阻燃复合材料。而在温度在500℃到700"C之间时7wI％OMMT阻燃复合材料的失熏率就开始高于1wt％的了，最后7wt％OMMT阻燃复合材料的剩余质量比为2372％。而1wt％OMMT阻燃复合材料的剩余质量比为2696％。OMMT阻燃HDPE／稻壳复合材料的DSC见图5—36 万方数据第JL章m燃d日燃HDPff稻壳拉泡木』Ⅱ台材料性能的研宄图5．36OMMT阻燃HDPE魔壳复合材料的DSC图Figure5-36TheDSC㈣ofOMMTflamereta．n：lantHDPE／fiCehllskcomposilematedals如图所示，这是含有lva％和7va％的蒙脱土阻燃发泡复合材料的DSC图。含不同阻燃剂的复合材料的DSC图有些不同，即复合材料分解所需要的热量不同。从图中可以明显看出这两种复合材料随着温度的上升都出现了三个吸热峰第一个在67℃左右，第二个在124℃左右，第三个在482℃左右。但是从图中可以看7wt％OMMT阻燃复合材料的三个吸热峰面积相比与1wt％OMMT阻燃复合材料的都要大，说明7wt％OMMT阻燃复合材料在热分解时会吸更多热，即7wt％OMMT阻燃复合材料更不易燃烧。但在温度超过500℃之后DSC曲线开始下降且7wt％OMMT阻燃复合材料的下降幅度要大于1wt％OMMT阻燃复合材料说明此时7wt％OMMT阻燃复合材料分解需要更少的热，这和之前TO图的分析一致。其中第一个峰处于复台材料干燥失水和一些小分子的断裂等，第二个峰处于OMMT的插层剂的分解，聚合物中的长链分子能较好的插入到OMMT的插层结构中，延缓了氧气和热量的移动，所以这一阶段失重不多。第三个峰处于聚合物热分解的阶段，这个阶段OMMT进一步分解，聚台物中稻秸秆的纤维素，半纤维素，碳水化物等开始分解挥发，由于氧化物层的破坏，聚合物开始逐渐碳化，这一阶段复合材料大量失重。5．4本章小结本章主要研究了APP’M11，OMMT三种阻燃剂分别阻燃HDPE，稻壳木塑复合材料的基本力学性能，吸水|生能，接触角，导热系数，微观图和红外，热重分析等性能指针，在综合分析了复合材料的各项性能之后得出以下结论： 万方数据稻壳／HDPE发泡复合材料的制备及性能研究5．4．1APP阻燃结论在APP含量不超过10wt％时，少量添加APP对复合材料的力学性能时有所改善的，但是超过了10wt％以后，APP的添加就会对复合材料的力学性能有不良影响。同时APP的添加对复合材料的防水性能也有一定的影响，随着APP的添加，复合材料的吸水性呈上升趋势，而接触角下降。导热系数也在APP含量为10wt％时最低。碳残余量也最高。所以综合以上实验结果APP含量为10wt％时，复合材料的性能最好。5．4．2MH阻燃结论MH阻燃HDPEt稻壳发泡复合材料时，随着MH的加入，在MH含量低于10wt％时，复合材料的力学性能呈上升趋势，随后开始下降，但是就未添加MH的复合材料而言整体的力学性能还是有所上升的。且MH的添加对复合材料的防水性能有很大程度的改善，且残炭量高。但是MH的添加对复合材料的保温性能有不利影响。综合各项性能MH含量在10wt％左右时，材料的各项性能最佳。5．4．3OMMT阻燃结论OMMT阻燃发泡复合材料的拉伸强度和弯曲强度在OMMT含量为1wt％最好，硬度和防水性能在OMMT含量3w1％时最好。冲击强度在OMMT含量为5wt％时最高但是蒙脱土的含量增加对材料的保温性能有不利的影响，综合各项指标和考虑到经济性，OMMT含量不宜超过3wt％，此时残炭量也较高。70 万方数据第六章结论与展望6．1结论本课题以HDPE及稻壳为主要原料，加入了发泡剂及其助剂。部分复合材料添加单一阻燃剂，采用热压成型的工艺制成一系列的发泡阻燃木塑复合材料。并对这些复合材料进行实验，测定其力学性能，吸水性能，导热性能和热失重及其他物理性能。分析不同发泡剂，阻燃剂的种类及含量对复合材料性能的影响，并分析不同基体配比对材料性能的影响。经过对实验资料的分析得出以下结论：(1)AC含量的增加，让复合材料的力学性能呈现先降后升的变化，在AC含量为1．5wt％时，力学性能最差，导热系数及接触角也呈现先降后升的趋势，且也是在1．5wt％AC时最低，而吸水性能是先升后降。对比材料的发泡情况不难发现：在AC含量为1．5wt％复合材料的被发泡的很好。由此可以得到结论，发泡效果和力学性能，接触角，防水性呈反比，和保温能力呈正比。对于用AC发泡HDPE／稻壳复合材料而言综合力学性能，导热，吸水等各项性能AC含量为1wt％一1．5wt％时比较好，此时残炭率也高。(2)小苏打含量的增加，让复合材料的力学性能和导热能力基本呈现了逐渐下降的变化规律，吸水性能呈现上升的变化规律，接触角先降后升。结合复合材料的发泡效果，随着小苏打含量的上升，发泡效果越来越好。也满足AC发泡的规律，即力学性能，防水性能均随着材料的发泡而下降，保温能力随着复合材料的发泡而增强。就小苏打发泡HDPE／稻壳复合材料而言综合力学性能，导热，吸水和残炭率等各项性能，小苏打含量为1．5wt％时较好。(3)对比以上两种复合材料的发泡情况和各项性能来说，用丁腈发泡HDPE／稻壳复合材料效果都差了不少，且丁腈本身在分解时会产生有害气体，对人体和环境有伤害。所以在不考虑成本的情况下不建议使用丁腈作为发泡剂对HDPE／稻壳复合材料进行发泡。(4)在APP含量不超过10wt％时，少量添加APP对复合材料的力学性能时有所改善的，但是超过了10wt％以后，APP的添加就会对复合材料的力学性能有不良影响。同时APP的添加对复合材料的防水性能也有一定的影响，随着APP的添加，复合材料的吸水性呈上升趋势，而接触角下降。导热系数也在APP含量为10wt％时最低且残炭率高。所以综合以上实验结果APP含量为10wt％时，复合材料的性能最好。(5)MH阻燃HDPE／稻壳发泡复合材料时，随着MI-I的加入，在MH含量 万方数据稻壳／HDPE发泡复合材料的制备及性能研究低于10wt％时，复合材料的力学性能呈上升趋势，随后开始下降，但是就未添加MH的复合材料而言整体的力学性能还是有所上升的。且MH的添加对复合材料的防水性能有很大程度的改善。但是MH的添加对复合材料的保温性能有不利影响。综合各项性能MH含量在10wt％左右时，材料的各项性能最佳。(6)0MMT阻燃发泡复合材料的拉伸强度和弯曲强度在OMMT含量为1wt％最好，硬度和防水性能在OMMT含量3wt％时最好。冲击强度在OMMT含量为5wt％时最高但是蒙脱土的含量增加对材料的保温性能有不利的影响，综合各项指标和考虑到经济性，OMMT含量不宜超过3wt％。(7)使用含量为1．5wt％的小苏打作为发泡剂制备HDPE／稻壳发泡复合材料，添加不同比例的HDPE和稻壳制备一系列的复合材料，对这些复合材料进行实验，考查了不同配比下复合材料的各项性能如力学性能，吸水性，物理性能。结果表明：当HDPE和稻壳的比例为60wt％对40wt％时材料的热失重残炭率较高，且此时的力学性能，保温能力及防水性能均较佳。综合性能较好。6．2展望随着地球资源储量的逐渐减少和人们对环境问题的越来越重视，发泡木塑复合材料作为一种新型的环境友好可再生的材料越来越受到人们的认可。随着木塑复合材料的逐步推广和应用，对于发泡材料容易出现的问题如力学性能不佳，易燃等问题亟待解决。本文采用了三种不同的发泡剂对复合材料进行发泡并对不同含量的发泡剂做了对比，此外还添加了三种阻燃剂并对材料添加阻燃剂前后的性能做了对比，还有对基体HDPE／稻壳配比进行了实验以研究基体配比不同对材料的性能影响。但是仍有以下几点需要优化：(1)由于时间和设备的限制，本课题制备发泡复合材料的工艺都是热压成型，且温度，压力和热压时间都一样未对工艺进行调整，有可能在其他的工艺情况下复合材料的性能会更好，但本文未做研究。(2)使用AC及其助剂ZnO的比例是一致的未做改变都是2：1，以后的研究方向可以改变AC和助剂的比例，还可以更换助剂看看是否能改善材料的性能。(3)改变阻燃剂的添加方式，本课题中所有阻燃剂的添加都是均匀混合的，也可尝试采用涂抹和表面覆盖的方法来添加阻燃剂，可能改善材料的阻燃性能。(4)本课题的木塑复合材料木基部分只添加了稻壳一种成分，如果混合添加其他的木基材料并改变木基材料的不同配比可能会对复合材料的性能有所影响。(5)本文只研究了单一添加一种阻燃剂制得阻燃复合材料，复合添加阻燃材料可以有效的加强复合材料的阻燃，本文并未对此做研究。(6)添加界面改性剂(如硅烷和马来酸酐)可有效提高木质材料和高分子材 万方数据第六章结论与展望料的兼容性，本课题也未对此做研究，以后的研究方向亦可添加适量的接口改性剂从而改善基体的兼容性。 万方数据74 万方数据稻壳／HDPE发泡复合材料的制各及性能研究【34JStarkNM，eta1．EvaluationofVariousFireRetardantsforUseinWoodFlour-polyethyleneComposites[J]．PolymDegradStab，2010，95(9)：1903-1410．[35]刘松林．室内装饰材料的燃烧性能研究[D]．重庆大学，2005，7．[36】高黎．阻燃型木纤维一聚丙烯复合材料制备及性能研究【D]．中国林业科学研究院，2007，7．[37】刘青青．丁苯橡胶的膨胀阻燃与无机物协同阻燃的研究[D】．中国科学技术大学，2009，7．[38】张敬礼，周文君，王雪芹．新型阻燃木塑复合材料的制各及其性能研究[J]．塑料工业，2014，(1)：112一117．[39】曾义．PBS／杨木纤维复合材料的制备及其阻燃和发泡研究【D]．湖南工业大学，2013，7．[40]李贵勋，田子娟，代佳丽．无卤阻燃聚丙烯研究进展【J】．高分子通报，2009，(12)：38—42．[4l】刘晓双，张亮．膨胀型阻燃剂的研究现状[J]．山西建筑，2012(31)：138．139．[42】朱明源，易红玲，林珩．木塑复合材料的力学性能、微观结构与流变性能的研究【J]．塑料工业，2013，(2)：74—78．[43】BeyerG．NanocompositesOfferNewWayForwardFlameRetardants[J1．PlasticAdditCompd，2005，7(5)：32-35．[44】GuoG，ParkCB，LeeHYetal．FlameRetardingEffectsofNanoclayonWood—fiberComposites[J]．PolymerEngineeringandScience，2007，47(3)：330—336．【45]赵永生，王克俭，朱复华等．有机改性蒙脱土／木粉／PVC复合材料的阻燃性研究[c]．2007年全国塑料改性及合金工业技术交流年会，2007，6．[46]鹿海军，马晓燕，颜红侠．磷系阻燃剂研究新进展[J】．化工新型材料，2001，(12)：7．10．[47】房轶群，王清文，宋永明，等．聚磷酸铵．淀粉对木粉／聚苯乙烯复合材料的阻燃作用【J]．高分子材料科学与工程，2008，f11)：83．86．[48]赵雪，朱平，张建波．硼系阻燃剂的阻燃性研究及其发展动态【c]．2006年浙江省纺织印染助剂情报网第16届年会，2006，5．【49】张永胜．纯棉织物硼氮协同阻燃的应用研究[D]．东华大学，2013，7．【50]刘建华，郝在晨，梁金龙．氢氧化镁阻燃剂的湿法改性研究[J]．无机盐工业，2005，(6)：50．51．【51】李波．无卤阻燃弹性体的制备与性能及阻燃机NraJ[究[D]．北京化工大学，2011,7．[52】ShenKK．Zincborateasaflameretardantinhalogen—freewireandcablesystems[J]．PlasticsCompounding，1988，11(17)：420．【53]时虎，刘凯，鲁红典，等．晶须材料在阻燃防火上的应用【J】．消防技术与产品信息．2006，(6)：17—21．【54]雷文，徐逸．一种表面阻燃木塑复合材料板材及其制备方法[P】．中国。2009．07—22．[55]NicoleM．Stark，RobertH．White，SconA．Mueller．EvaluationofvariOUSfireretardantsforuseinwoodnour-polyethylenecomposites[J]．PolymerDegradationandStability,2010．95：1903-1910．【56】韩立．仿柚子皮缓冲包装材料[D】．浙江理工大学．2013，7．【57】韩振兴．纸浆发泡工艺及机理研究【D]．西安理工大学，2011,7．【58】厉华．偶氮二异丁腈和二甲苯爆燃事故及预防[J]．消防技术与产品信息，20LO(5)，12．14．[59】王连祥．新型肥料聚磷酸铵生产技术与应用初探[J】．化肥工业，2008(4)：16．17．[60】李贵勋，田子娟，代佳丽等．无卤阻燃聚丙烯研究进展[J]．高分子通报，2009，(12)：38—42．[61】谢友利，张猛，周永红．蒙脱士的有机改性研究进展[J】．化工进展，2012，(4)：844．851．【62】范端．高压下聚合物．无机纳米复合体系的研究【D]．武汉理工大学，2008．7．76