表面阻燃型木塑复合材料的研究

论文摘要

木塑复合材料（WPC）属于易燃物质,这使得它在应用过程中受到了限制。本文将膨胀型防火涂层应用于其表面,研究了防火涂层对WPC阻燃性能的影响。研究内容包括：（1）确定阻燃体系各组分的配比及各组分的用量；（2）分析可膨胀石墨与云母对阻燃性能的影响；（3）研究树脂基体以及颜填料对阻燃性能的影响；（4）分析涂层的阻燃机理和热解过程。试验后得出以下结论：（1）当APP用量为6g,MEL用量为3.5g,PER为2g时,阻燃效果最好,耐燃时间达到1500s；阻燃剂总含量为50%左右时阻燃效果最佳；耐燃时间随着涂覆质量的增加呈二次增长的趋势。（2）可膨胀石墨与云母加入APP-MEL-PER体系后,可以增强膨胀炭质层的致密性,延缓燃烧中后期炭化层的热失重,显著改善涂层的阻燃效果,耐燃时间分别达到了1920s和2184s；此外由于可膨胀石墨与云母还可以改善涂层的耐水性和保色性。（3）以丙烯酸树脂为基体制得的涂层综合性能优于环氧树脂和有机硅改性环氧树脂。（4）加入颜料Fe203或混合填料,均可延缓炭质层的氧化降解,提高阻燃效果。（5） APP-MEL-PER体系的热解反应十分复杂,大致可以分为5个阶段。各个阶段的反应活化能和反应机理都存在差异：第一阶段和第四阶段属于二维扩散模型D2；第二阶段属于三维扩散模型D3；第三阶段和第五阶段均符合化学反应级数模型R0（1.5）。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 本文研究的目的和意义
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 木塑复合材料的阻燃性能的研究
• 1.3.1 木塑复合材料的燃烧特性
• 1.3.2 阻燃型木塑复合材料研究现状
• 1.4 阻燃型木塑复合材料的发展趋势
• 1.4.1 木塑复合材料表面防火的基本原理
• 1.4.2 木塑复合材料表面防火的方法
• 1.4.3 膨胀型防火涂层的阻燃机理
• 1.5 本课题研究内容和方法
• 1.6 本课题研究的主要特色和创新之处
• 2. 防火涂层的制备方法与性能表征
• 2.1 试验药品和仪器
• 2.1.1 试验原辅材料
• 2.1.2 试验设备
• 2.1.3 基体材料的选择
• 2.2 木塑复合材料表面防火涂层的制备
• 2.2.1 木塑复合材料表面预处理
• 2.2.2 防火涂层的制备过程
• 2.3 表面防火涂层性能的测试
• 2.3.1 涂层理化性能的测试
• 2.3.2 涂层防火性能的测试
• 2.4 膨胀型防火涂层的表征和测试方法
• 2.4.1 防火涂层燃烧前后的形貌分析
• 2.4.2 热分析
• 2.4.3 傅立叶红外光谱仪分析
• 2.4.4 显微镜分析
• 3. 防火涂层阻燃体系最优化条件的确立
• 3.1 阻燃体系各组分的选择
• 3.1.1 脱水催化剂的选择
• 3.1.2 成炭剂的选择
• 3.1.3 发泡剂的选择
• 3.2 阻燃体系含量的确定及其对防火性能的影响
• 3.3 阻燃体系中各组分配比的确定及其对防火性能的影响
• 3.3.1 阻燃体系三组分的正交设计
• 3.3.2 不同防火涂层对木塑复合材料燃烧过程的影响
• 3.3.3 涂层的配方组成对木塑复合材料耐燃时间的极差分析
• 3.3.4 防火涂层各组分之间的相互作用过程
• 3.4 不同的涂层厚度对阻燃效果的影响
• 3.5 防火涂层的性能检测
• 3.6 本章小结
• 4. 新型阻燃体系对防火涂层阻燃性能的影响
• 4.1 试验材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验方法
• 4.2 新型防火涂层阻燃体系的研究
• 4.2.1 可膨胀石墨与云母的特征
• 4.2.2 新型阻燃体系对木塑复合材料耐燃时间的影响
• 4.3 混合型防火涂层阻燃体系的研究
• 4.3.1 混合型防火涂层的红外光谱分析
• 4.3.2 混合型防火涂层的阻燃效果分析
• 4.3.3 混合型防火涂层的热分析
• 4.4 新型阻燃体系对涂层耐水性和保色性的影响
• 4.4.1 新型阻燃体系对涂层耐水性的影响
• 4.4.2 新型阻燃体系对涂层保色性的影响
• 4.5 不同阻燃体系防火涂层的性能比较
• 4.6 本章小结
• 5. 基体树脂和颜填料对涂层阻燃性能的影响
• 5.1 基体树脂对膨胀炭质层的影响及结果分析
• 5.2 无机颜料对防火涂层热解过程的影响
• 5.3 混合填料对防火涂层热解过程的影响
• 5.4 本章小结
• 6. 防火涂层的热解机理以及动力学模型研究
• 6.1 膨胀型防火涂层的防火原理
• 6.2 木塑复合材料表面防火涂层的热分析
• 6.2.1 分析方法
• 6.2.2 防火涂料的热分解反应动力学
• 6.3 本章小结
• 7. 结论和展望
• 参考文献
• 详细摘要
• Abstract