塑木复合材料作为一种新型材料, 性能充分体现了木材和塑料的优势, 且不含甲醛成分, 在国外广泛应用于室外建筑材料. 由于热塑性塑料和木质纤维均为碳氢化合物, 在遇明火或在加热的情况下均易燃烧, 所以WPC是一类易燃的复合材料, 而且在燃烧过程中会产生大量有害气体, 因而限制了其使用范围, 因此在生产过程中往往需要添加阻燃剂. 塑木复合材的阻燃涉及到对木材组分阻燃和对聚合物的阻燃. 聚烯烃和木材的阻燃常采用无机阻燃剂(氢氧化铝, 氢氧化镁等), 含卤阻燃剂(十溴二苯醚等)和含磷阻燃剂(聚磷酸铵, 磷酸酯等)等品种, 其中氢氧化镁与氢氧化铝等无机阻燃剂因价格低廉, 热稳定性优异, 并具有无毒和抑烟等优点而受到关注.
试验材料
刨花树种主要为云南松与桉树, 初始含水率5.8%. 高密度聚乙烯(HDPE)粒料, 密度为0.941g/cm3~0.960g/cm3. 工业级硅烷偶联剂. 分解温度350℃. 纳米氢氧化铝(纳米ATH), 短轴方向50-60nm, 长轴方向300-400nm. 分析纯非纳米氢氧化铝(非纳米ATH).
仪器设备
氧指数测定仪, 塑木复合材制备.
塑木复台材的塑木比例为6:4, 硅烷偶联剂用量为2%. 将塑料, 刨花, 偶联剂厦阻燃剂按比侧在搅拌机中充分混合, 手工铺装成305mmx350mm的疏松板坯. 在室温状态下进行预压(预压压力为IMPa, 预压时问30s), 然后放八平板硫化机中进行热压成型. 术塑复合材名义密度设定为0.89/cm3, 名义厚度10xma. 主要热压参数;热压温度180℃. 热压时间12rain, 热压压力2MPa.
性能测试
塑木复台材氧指数按GB/T2406-1993进行测试, 塑木复台材力学性能参照《人造板及饰面人造板理化性能试验方法GB/T17657.1999》进行检测.
阻燃剂种类对WPc氧指数的影响.
图1采用了5种阻燃剂, 其中l代表纳米MH, Ⅱ代表纳米ATH, Ⅲ代表非纳米ATH, IV代表纳米ATH+纳米MH(比例1:1), V代表纳米ATn+非纳米ATH(比倒1:1), 阻燃剂用量为12%.
图1加入不同阻燃剂复台材料的氧指数.
图1可见: 纳米阻燃剂要比非纳米阻燃剂的阻燃性能好;单独使用纳米MH和ATH, 纳米ATH要略好于纳米MH;纳米MH和纳米ATH混合使用, 能产生协同效应;纳米ATH和非纳米ATH混台使用, 产生反协同效应. 这是因为纳米粒子颗粒小, 比表面积大, 加上纳米粒子自身的尺寸效应和表面效应. 增加了阻燃剂与基体之间的接触面积, 增强了阻燃剂与基体界面的相互作用和亲和性, 改善两者的相容性;MH与ATH吸收的热量分别为1.42MJ/kg, 1.2 MJ/kg, 而且MH的热分解温度高, 理论上应该是纳米MH的阻燃效果要比纳米ATH好, 而本实验出现了纳米ATH要略好于纳米MH, 这是由于两者不是同一公司产品, 虽都是纳米级, 但尺寸还是存在差异, 这就影响了其阻燃效果.