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1、第24卷第4期高分子材料科学与工程Vol.24,No.42008年4月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGApr.2008APP对木粉2HDPE复合材料阻燃和力学性能的影响1122邵博,张志军,王清文,宋永明(1.东北林业大学理学院;2.东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室,黑龙江哈尔滨150040)摘要:以聚磷酸铵(APP)对木粉2HDPE复合材料(WF2HDPE)进行阻燃处理,用锥形量热仪系统评价复合材料的阻燃性能,并进行等温燃烧反应动力学分析,用万能力学试验机进行静态力学试验。
2、结果表2明,在35kW/m热辐射流量下,APP添加量达到15%时,WF2HDPE燃烧热释放速率(RHR)峰值和总热释放量(THR)均降低约50%、成炭率提高150%,表现出显著的阻燃作用;可用动力学模型ln(1-α)=-kt+C描述WF2HDPE的等温燃烧反应,APP的加入使反应速率常数k降低、半衰期延长。APP对WF2HDPE的冲击性能有显著的不利影响,但能改善刚性,对弯曲强度和拉伸强度影响不大。综合阻燃性能与力学实验结果,APP的适宜添加量为15%左右。关键词:木粉2高密度聚乙烯复合材料;锥形量热仪;阻燃性能;力学性能;聚磷酸铵
3、中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:100027555(2008)0420093204木质纤维2热塑性聚合物复合材料,简称木造板公司提供;石蜡:市售,熔点58℃～60℃;塑复合材料(WPCs),是用木纤维或其它植物纤马来酸酐接枝聚乙烯(MAH2PE):接枝率为维增强或填充、性价比较高、可循环利用的新型0.8%;APP:聚合度≥1500。[1]复合材料。近年来WPCs的产量大幅度增1.2主要仪器设备加,增长最快的市场是对结构功能要求不高的SJSH30/SJ45型30mm双螺杆/45mm单建筑产品,包括甲板、护栏、工业地板、风
4、景区用螺杆双阶塑料挤出机组及配套的型材辅机;[2～4]SY01.7型实验压机;RGT220A型电子万能力木料、栏杆和嵌条等。随着WPCs的广泛应用,特别是在家居装潢中使用量的提高,其材学试验机;XJ250G型组合式冲击试验机;Stan2料安全性受到人们的重视,这使得WPCs的阻dard锥形量热仪,英国FTT公司。燃研究变得紧迫而且具有实际意义[5,6]。本文1.3WF2HDPE复合材料及其试件的制备以杨木粉和高密度聚乙烯(HDPE)为主要原分别将木粉于103℃、APP在105℃烘干料,以高聚合度APP为阻燃剂,通过连续挤出3h。将干
5、燥的木粉、HDPE、马来酸酐接枝聚乙工艺制备了木粉2HDPE复合材料(WF2HDPE)烯按质量比40∶54∶6混合,添加总质量0.5%的片材[7],测试了复合材料的阻燃性能和力学性石蜡,混合均匀。将混合物在140℃～175℃能,并进行燃烧动力学分析。的温度范围内,用双阶挤出型材机组挤出,粉碎后加入APP,在相同条件下二次挤出截面尺寸1实验部分为40mm×4mm的WF2HDPE片材。1.1主要原料将WF2HDPE片材用哑铃型制样机加工成高密度聚乙烯(HDPE):型号为2200J;杨力学试验用标准试件,进行力学试验。对于每木砂光粉:通过
6、100目筛,哈尔滨市永旭实业人种试材,分别截取长度为120mm的片材3段,收稿日期:2006211201;修订日期:2007203207基金项目:国家”863”项目资助(2002AA245141)、全国博士学位论文作者专项资金项目资助(200457)、国家农业科技成果转化资金项目资助(2006GB23600540)联系人:王清文,主要从事木材阻燃和生物质复合材料研究,E2mail:qwwang@nefu.edu.cn94高分子材料科学与工程2008年2在热压机的压板上拼合在一起,尺寸约为120速率达到275kW/m。mm×120mm
7、,然后于145℃热压成厚度为3APP含量增加,峰值时间段的第一放热峰mm的薄板,冷却定型后,加工成尺寸为100与第二放热峰逐渐分离。第一放热峰逐渐突mm×100mm的试件3件,供锥形量热仪分析出,变窄,峰的位置未发生明显变化;第二放热用。峰逐渐削弱,添加APP使第二放热峰的峰值时1.4力学性能测试和阻燃性试验方法间缩短,峰值降低,总体上趋于平缓。APP显(1)拉伸性能测试参照GB/T1040-1992著影响了木粉的燃烧行为,而对于HDPE的作标准。用不明显;木粉与HDPE的燃烧过程可能是独(2)弯曲性能测试参照GB/T9341-20
8、00立进行的,APP的阻燃作用可能主要是通过改[8]标准。变木粉的热解途径而实现的。(3)冲击强度测试参照GB/T1043-1993测试。(4)阻燃性能试验参照ISO5600标准,采用FTTStandard锥形量热仪进行测试。采用2的
