阻燃芦苇的制备及其应用研究

来源 :大连工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:lfw_1988
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芦苇纤维(PF)因其容易燃烧、与基体树脂相容性差导致应用范围受限。本论文对芦苇纤维进行了阻燃改性和表面改性,同时制备了聚氯乙烯(PVC)/PF复合材料,考察了改性处理对芦苇纤维和复合材料性能的影响。首先,选用膨胀型阻燃剂聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)对PF进行阻燃改性处理,制得物理浸渍阻燃PF。同时以自主合成的含P、N无卤阻燃剂PPP为反应单体,与PF发生酯化反应,制备化学接枝阻燃芦苇纤维(PF-PPP)。根据正交试验的结果,得到制备PF-PPP的最佳反应条件:每1g芦苇纤维预先用30%NaOH浸润10min,然后分别加入1.5g PPP、0.05g季铵盐,在50℃下反应4h。通过垂直燃烧、氧指数、热降解、热失重等手段,研究了阻燃改性对PF阻燃性能、热稳定性的影响,并对比分析了不同方法阻燃改性PF的结构和性能。分析可知,阻燃改性可有效地改善芦苇纤维的阻燃性能和热稳定性,PF-PPP的阻燃等级为V-0级,氧指数可达55.4%;并且其热稳定性优于浸渍阻燃PF,说明化学处理方法是改善PF热稳定性的有效方法。其次,研究了纤维用量对PVC/PF复合材料性能的影响并对比分析了纤维阻燃改性对复合性能的影响。结果表明,阻燃改性对改善复合材料的阻燃性能、吸水性能、热稳定性、界面相容性有益,复合材料的拉伸强度得到不同程度的提高。化学接枝阻燃改性纤维因极性基团-OH的含量减少,所以与基体树脂相容性较好,力学性能提高幅度较大。此外,通过正交试验探讨了反应条件对苄基化改性芦苇纤维(PF-BIAN)的影响。将PF和PF-BIAN与PVC共混,制备了复合材料。结果表明,PF-BIAN的最佳反应条件为:每1g芦苇预先用8ml 40%NaOH的浸润,与7ml氯化苄、7ml甲苯在110℃下反应4h;苄基化改性后,复合材料的拉伸强度增加了18.64MPa,冲击强度、弯曲强度和弯曲模量均有增加,同时加工流动性能、吸水性能、热稳定性得到改善。最后分析了接枝阻燃改性和表面改性对复合材料性能的影响,发现两种改性方法均可提高复合材料的热稳定性和吸水性能,接枝阻燃改性复合材料具有较强的热稳定性,表面改性复合材料的吸水性较好。
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