硅系阻燃剂对木塑复合材料阻燃作用的研究

论文摘要

木塑复合材料越来越受到人们的关注和重视,对其的性能要求也越来越高。许多应用领域对其有阻燃要求,因此研究木塑复合材料的阻燃性,以降低火灾的危险性并保持廉价、环保是领域研究的热点。本文研究了四个方面：①层状硅酸盐与丙烯酸树脂高速混合制备的粘合涂层对木塑复合材料阻燃性的影响；②有机硅与有机硅改性环氧树脂高速混合制备的粘合涂层对木塑复合材料阻燃性的影响；③对不同阻燃协效剂复配的含硅阻燃涂层燃烧前后利用红外进行了结构表征,并用热分析研究了各组分的热稳定性,分析其阻燃机理；④确定最佳的含硅阻燃剂的复配涂层,并分析其阻燃机理。分析实验数据得出以下结果：（1）单因素试验筛选出无机硅阻燃涂层中各因素的最佳用量；主要认为硅酸盐的阻燃作用是除了稀释效应和脱水效应之外,另一个则是它的膨胀效应,当受强热时,形成一连续的隔热隔氧屏障实现其阻燃功效的。所形成的涂层可能有两种结构,一种为树脂分子链插入硅酸盐片层结构中,另一种为硅酸盐剥离分散树脂基体中。（2）正交试验分析得出有机硅M-01对耐火时间指标影响最大；主要认为硅氧基的阻燃作用是按凝聚相阻燃机理,即通过生成裂解炭层和提高炭层的抗氧化性实现其阻燃功效的。（3）试验分析得出不同阻燃协效剂复配的含硅阻燃剂涂层的阻燃时间都有明显的提高,其中以季戊四醇复配的涂层效果最显著。其形成致密的炭层结构,多孔且闭孔的状态,形成泡沫体的外皮,使气体不置外逸。（4）最终确定的木塑复合材料阻燃涂层的理化性能和阻燃性能均达到一定要求,阻燃体系中的硅阻燃剂的分解温度与阻燃协效剂分解产生气体的反应是在同一连续温度范围内,生成致密的定形炭化层,具有较好的隔热、隔氧的作用,能有效地阻止燃烧的继续进行。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 木材阻燃的研究状况
• 1.1.2 塑料阻燃的研究状况
• 1.2 木塑复合材料阻燃研究的目的和意义
• 1.2.1 研究目的
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 木塑复合材料阻燃研究现状
• 1.3.1 阻燃剂的研究现状
• 1.3.1.1 铝-镁阻燃剂
• 1.3.1.2 磷系阻燃剂
• 1.3.1.3 膨胀型阻燃剂
• 1.3.1.4 硅系阻燃剂
• 1.3.1.5 其他阻燃剂
• 1.3.2 国内外无卤阻燃的研究进展
• 1.4 木塑复合材料阻燃研究的内容与方法
• 1.4.1 试样的选择
• 1.4.2 试验的研究
• 1.5 木塑复合材料表面阻燃的研究特色与创新
• 1.6 本章参考文献
• 2 无机硅阻燃涂层的制备与性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验方法与实验内容
• 2.2.1 试验原料及仪器
• 2.2.2 基本配方
• 2.2.3 阻燃涂层的制备
• 2.2.3.1 制备过程
• 2.2.3.2 制样工艺
• 2.2.4 性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 基体对涂层性能的影响
• 2.3.1.1 基体种类对涂层性能的影响
• 2.3.1.2 基体用量对涂层性能的影响
• 2.3.2 无机硅阻燃剂对涂层性能的影响
• 2.3.2.1 无机硅阻燃剂种类对涂层性能的影响
• 2.3.2.2 层状硅酸盐的用量对涂层性能的影响
• 2的用量对涂层性能的影响'>2.3.2.3 阻燃协效剂SiO₂的用量对涂层性能的影响
• 2.3.4 无机硅涂层耐热前后的红外谱图表征
• 2.3.4.1 无机硅涂层燃烧前的红外谱图表征
• 2.3.4.2 无机硅涂层燃烧后的红外谱图表征
• 2.3.5 无机硅涂层的热行为（TG-DSC）对涂层耐火性的影响
• 2.3.5.1 无机硅涂层的差示扫描热量分析（DSC）
• 2.3.5.2 层状硅酸盐的热重分析（TG）
• 2.3.5.3 无机硅涂层的热重分析（TG）
• 2.3.6 无机硅防火涂层微观结构
• 2.3.7 无机硅涂层阻燃机理的探究
• 2.4 本章小结
• 2.5 本章参考文献
• 3 有机硅阻燃涂层的制备与性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 原料及来源
• 3.2.2 主要设备与仪器
• 3.2.3 有机硅涂层的制备
• 3.2.4 正交实验
• 3.2.5 性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 正交试验结果及分析
• 3.3.2 热重试验（TG）结果和分析
• 3.3.2.1 有机硅M-01的热重分析
• 3.3.2.2 有机硅M-01在单一升温速率下的热降解动力学模型
• 3.3.2.3 有机硅涂层的热重分析
• 3.3.3 有机硅涂层的差示扫描量热分析（DSC）
• 3.3.4 红外光谱分析
• 3.3.4.1 有机硅涂层燃烧前炭层的红外谱图分析
• 3.3.4.2 有机硅涂层燃烧后炭层的红外谱图分析
• 3.3.5 有机硅涂层燃烧后的微观形态
• 3.4 本章小结
• 3.5 本章参考文献
• 4 无卤复配含硅阻燃剂涂层的制备与性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验方法与试验内容
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 主要设备与仪器
• 4.2.3 无卤复配涂层的制备
• 4.2.4 性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 无机有机硅阻燃剂复配对涂层性能的影响
• 4.3.1.1 正交试验
• 4.3.1.2 填料对涂层阻燃性能的影响
• 4.3.1.3 有机无机硅复配涂层的差示扫描量热分析（DSC）
• 4.3.1.4 热重分析（TG）
• 4.3.1.5 有机无机硅复配炭层微观结构
• 4.3.1.6 有机无机硅复配涂层燃烧前后的红外光谱表征
• 4.3.2 复配系统对含硅阻燃剂涂层阻燃性能的影响
• 4.3.2.1 复配系统种类对涂层性能的影响
• 4.3.2.2 铝-硅复配涂层的热重分析（TG）
• 4.3.2.3 镁-硅复配涂层燃烧后的炭层形貌结构
• 4.3.2.4 石墨-硅复配涂层燃烧前后的红外谱图表征
• 4.4 本章小结
• 4.5 本章参考文献
• 5 木塑复合材料阻燃涂层配方的确定和性能评价
• 5.1 涂层配方的确定
• 5.2 涂层性能评价
• 5.2.1 理化性能
• 5.2.2 涂层的热重分析（TG）
• 5.2.3 木塑复合材料阻燃涂层的动力学分析
• 5.2.4 炭层外观结构与微观结构分析
• 5.2.5 涂层红外谱图表征
• 5.2.6 最佳配方阻燃机理的探讨
• 5.3 本章小结
• 5.4 本章参考文献
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 研究的创新点
• 6.3 建议
• 详细摘要
• Abstract