塑木複合材料作為一種新型材料, 性能充分體現了木材和塑料的優勢, 且不含甲醛成分, 在國外廣泛應用於室外建築材料. 由於熱塑性塑料和木質纖維均為碳氫化合物, 在遇明火或在加熱的情況下均易燃燒, 所以WPC是一類易燃的複合材料, 而且在燃燒過程中會產生大量有害氣體, 因而限制了其使用範圍, 因此在生產過程中往往需要添加阻燃劑. 塑木複合材的阻燃涉及到對木材組分阻燃和對聚合物的阻燃. 聚烯烴和木材的阻燃常採用無機阻燃劑(氫氧化鋁, 氫氧化鎂等), 含鹵阻燃劑(十溴二苯醚等)和含磷阻燃劑(聚磷酸銨, 磷酸酯等)等品種, 其中氫氧化鎂與氫氧化鋁等無機阻燃劑因價格低廉, 熱穩定性優異, 並具有無毒和抑煙等優點而受到關注.
試驗材料
刨花樹種主要為雲南松與桉樹, 初始含水率5.8%. 高密度聚乙烯(HDPE)粒料, 密度為0.941g/cm3~0.960g/cm3. 工業級矽烷偶聯劑. 分解溫度350℃. 納米氫氧化鋁(納米ATH), 短軸方向50-60nm, 長軸方向300-400nm. 分析純非納米氫氧化鋁(非納米ATH).
儀器設備
氧指數測定儀, 塑木複合材製備.
塑木複台材的塑木比例為6:4, 矽烷偶聯劑用量為2%. 將塑料, 刨花, 偶聯劑廈阻燃劑按比側在攪拌機中充分混合, 手工鋪裝成305mmx350mm的疏鬆板坯. 在室溫狀態下進行預壓(預壓壓力為IMPa, 預壓時問30s), 然後放八平板硫化機中進行熱壓成型. 術塑複合材名義密度設定為0.89/cm3, 名義厚度10xma. 主要熱壓參數;熱壓溫度180℃. 熱壓時間12rain, 熱壓壓力2MPa.
性能測試
塑木複台材氧指數按GB/T2406-1993進行測試, 塑木複台材力學性能參照《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法GB/T17657.1999》進行檢測.
阻燃劑種類對WPc氧指數的影響.
圖1採用了5種阻燃劑, 其中l代表納米MH, Ⅱ代表納米ATH, Ⅲ代表非納米ATH, IV代表納米ATH+納米MH(比例1:1), V代表納米ATn+非納米ATH(比倒1:1), 阻燃劑用量為12%.
圖1加入不同阻燃劑複台材料的氧指數.
圖1可見: 納米阻燃劑要比非納米阻燃劑的阻燃性能好;單獨使用納米MH和ATH, 納米ATH要略好於納米MH;納米MH和納米ATH混合使用, 能產生協同效應;納米ATH和非納米ATH混台使用, 產生反協同效應. 這是因為納米粒子顆粒小, 比表面積大, 加上納米粒子自身的尺寸效應和表面效應. 增加了阻燃劑與基體之間的接觸面積, 增強了阻燃劑與基體界面的相互作用和親和性, 改善兩者的相容性;MH與ATH吸收的熱量分別為1.42MJ/kg, 1.2 MJ/kg, 而且MH的熱分解溫度高, 理論上應該是納米MH的阻燃效果要比納米ATH好, 而本實驗出現了納米ATH要略好於納米MH, 這是由於兩者不是同一公司產品, 雖都是納米級, 但尺寸還是存在差異, 這就影響了其阻燃效果.