塑木是由木質纖維和熱塑性塑料熔融共混經擠出、熱壓或注塑成型而制得的一類環境友好型復合材料。它既繼承了木材的天然親和感、質輕高強和易于加工的優點，又克服了木材尺寸穩定性差、不耐腐蝕、各向異性等缺陷，能夠作為一種高經濟性復合材料并廣泛應用于園林景觀、包裝物流、家裝及建筑等眾多領域。
然而，以木質纖維、聚乙烯/聚丙烯為主要組分制備的木塑復合材料極易燃燒，在實際使用中必須進行阻燃處理。膨脹型阻燃劑（IFR）體系通常由酸源、炭源和氣源組成，且已被證實可以顯著提高塑木的阻燃性能。當 IFR 被加熱或受到高溫燃燒時，炭源在酸源的催化作用下脫水成炭，碳化物在氣源分解的氣體作用下生成一種包裹在材料表面的較厚多孔膨脹炭層，用于隔絕熱傳導和可燃性氣體的擴散，從而抑制塑木燃燒。可膨脹石墨（EG）作為 IFR中的代表，價格低廉，無毒低煙，且膨脹倍率高，具有優異的阻燃效果。有研究證明EG為阻燃劑的亞麻纖維/聚丙烯復合材料，發現當EG添加量為25%時，塑木通過UL94V-1 級。采用EG/聚磷酸銨（APP）協效阻燃EPS基木塑復合材料，結果表明，當EG與APP配比為1∶1時，復合材料阻燃性能最好；當協同阻燃體系添加量在10份以上時，塑木可達UL94V-0級。由此可見，EG可作為一種理想的添加型IFR用于塑木的阻燃處理。但是，與大多數添加型阻燃劑一樣，高含量EG 的引入通常會使塑木的力學性能嚴重下降。因此，研究人員嘗試從各種途徑來改善復合材料力學性能，盡可能將阻燃劑所帶來的影響程度降到最低。有人通過自組裝聚乙烯亞胺（PEI）/纖維素納米晶體（CNC）/APP設計了一種支化交聯網絡聚電解質復合物（PEC），證實PEC提供氫鍵間的互相作用能夠有效增強塑料基體與木質纖維、阻燃劑之間的界面相容性，從而改善復合材料整體的力學性能。采用硬脂酸鈉對氫氧化鎂進行表面改性處理，并與EG復配共同制備阻燃聚乙烯材料。結果表明，相較于未改性材料體系，改性氫氧化鎂與聚乙烯顆粒之間的相容性提高，增強了加工過程中阻燃劑與基體材料之間的結合性能。還有探究SiO2對塑木力學性能的影響，結果表明，在粒子均勻分散的前提下，0.5~9wt%的SiO2能夠將復合材料的力學 性能提升15%~30%；不同含量的納米二氧化硅（n-SiO2）對HDPE基木塑復合材料力學性能的影響，結果表明，n-SiO2用量為5wt%時，對復合材料的增強效果最佳；EG/APP在塑木中分散分布和分層分布對材料阻燃性能和力學性能的影響，結果表明，分層分布的阻燃塑木能夠更好地提升材料的阻燃性能和彎曲強度。
以膨脹石墨（EG）和n-SiO2為阻燃劑和增強劑分別制備了單層、雙層、三層夾芯結構的木塑復合材料，并探究了不同結構設計以及配方對木塑復合材料阻燃和力學性能的影響，證明多層夾芯結構對提升木塑復合材料阻燃和力學性能均有明顯效果，為高性能功能化木塑復合材料的開發提供了重要的參考依據。來源：《多層夾芯結構木塑復合材料阻燃與力學性能》郭雨佳等
發布日期：2023-11-28 瀏覽次數：132 
