【摘 要】
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近年来,木塑复合材料（WPC）成为木质材料、高分子材料以及生物质复合材料研究领域重要的研究方向之一。但是,木质纤维和聚烯烃塑料的复合使得木塑复合材料不仅可燃,而且在燃烧时会产生大量的热,这极大地限制了其应用领域。本文以低密度聚乙烯-线性低密度聚乙烯-杨木粉复合材料为研究对象,选用微胶囊红磷和氢氧化铝为阻燃剂,通过双螺杆二次挤出造粒及注射成型制备了WPC,针对其熔体流动性、力学性能和热降解性能进行系
【基金项目】
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天津市自然科学基金企业科技特派员项目,项目编号为17JCTPJC53600；
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近年来,木塑复合材料（WPC）成为木质材料、高分子材料以及生物质复合材料研究领域重要的研究方向之一。但是,木质纤维和聚烯烃塑料的复合使得木塑复合材料不仅可燃,而且在燃烧时会产生大量的热,这极大地限制了其应用领域。本文以低密度聚乙烯-线性低密度聚乙烯-杨木粉复合材料为研究对象,选用微胶囊红磷和氢氧化铝为阻燃剂,通过双螺杆二次挤出造粒及注射成型制备了WPC,针对其熔体流动性、力学性能和热降解性能进行系统研究,研究结果如下:（1）通过将不同含量的微胶囊红磷加入到WPC中,研究微胶囊红磷对WPC性能的影响。研究结果表明,随着微胶囊红磷含量的增加,复合材料的阻燃性能逐渐变好,在微胶囊红磷添加量达到10%时,阻燃级别达到94 V-0级,在微胶囊红磷添加量为10%时,复合材料的熔体流动速率较未添加微胶囊红磷复合材料的熔体流动速率低,但是其拉伸性能和冲击强度都有所提高,拉伸位移提高了0.99mm,断裂伸长率提高了5%,冲击强度提高了1.6k J/m2。（2）通过热分解动力学方程分析了微胶囊红磷添加量为10%时的活化能、指前因子和反应机理。经Kissinger动力学方程计算可知,在微胶囊红磷添加量为10%时,复合材料在主要分解阶段（即440℃左右）的表观活化能为152.97k J/mol,指前因子为2.81×1010s-1;经FWO动力学方程计算可知,微胶囊红磷添加量为10%时,在转化率为0.4-0.7范围内,其表观活化能随着转化率的增大而增大;通过Criado方法估算出了在微胶囊红磷添加量为10%时的反应机理和随机成核随后生长大致趋势相同。（3）通过将氢氧化铝和微胶囊红磷复配,研究协同阻燃对WPC的性能影响。研究结果表明,当微胶囊红磷添加量为10%,氢氧化铝添加量为2.5%时可以起到良好的协同效果,和只添加10%的微胶囊红磷相比,复合材料的拉伸性能和熔体流动速率有所下降,其冲击强度和残留率均提高。经Kissinger动力学方程计算可知,在微胶囊红磷添加量为10%,氢氧化铝的添加量为2.5%时,复合材料在主要分解阶段的表观活化能为39.07k J/mol,指前因子为195.89s-1。通过Criado方法估算出了在微胶囊红磷添加量为10%,氢氧化铝的添加量为2.5%时的反应机理和单个粒子的两个核随机成核大致趋势相同。（4）通过KH-550处理木粉,研究KH-550处理木粉对阻燃型复合材料的性能影响。研究结果表明,KH-550增加了复合材料的熔体流动速率、拉伸性能和冲击性能,热分解时的残留率较未经KH-550处理木粉的复合材料有所提高。KH-550可以提高木粉、塑料和阻燃剂之间的界面相容性,从而提高木塑复合材料的力学性能和热性能。
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