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新型竹炭/PVC复合板材
来源: 作者: 发布日期:2021-01-25 阅读次数:95 评论数:0 收藏 打印 
新型竹炭/PVC复合板材

生物炭/塑料复合材料是以高度富集的炭骨架和疏松多孔结构的生物炭为增强相,以塑料为基体制得的新型复合材料,凭借生物炭储量高、可再生的特点,以生物炭增强改性的复合材料成为最具发展潜力的新材料之一。


聚氯乙烯(PVC)作为一类通用热塑性塑料,广泛应用于建筑材料、工业制品和日用品等领域。但由于需要添加大量助剂而使其阻燃和热稳定性降低,其通常在燃烧时产生大量黑烟和腐蚀性气体而极具危险性。因此,国内外学者们对其阻燃抑烟开展了大量的理论和应用研究,但任何单一阻燃抑烟剂都存在自身缺陷,通常需要协效复配才能达到良好的阻燃抑烟效果,从而增加了工艺难度与制备成本。有研究采用炭黑CB)改性PVC,以得到导电性能优化、物理力学性能优良的PVC 基复合材料。但往往CB负载量越大,与聚合物基体的相容性越低力学性能越差,限制了其广泛应用。

竹炭(BC作为一种新兴的功能性生物质炭,具有吸附远红外效应和电磁屏蔽等特性。通过添加多孔、高比表面积的竹炭有利于与聚合物基体产生机械互锁和吸附作用,可以有效促进填料界面与聚合 物基体之间的键合而增强力学性能。研究表明,BC 在聚合物中添加量达到质量分数 70%时复合材料的抗拉强度和杨氏模量仍能获得360%520%的增加并且将BC 与其他阻燃剂复配构成协效阻燃体系用于阻燃聚合物,可达到预期的阻燃效果,克服塑木复合材料(WPC)由塑料和木粉制备得到而具有的易燃属性。而利用BC 协同壳聚糖(CS改性WPC,在提高WPC力学强度的同时,也能够有效改善其热稳定性。但关于BC /PVC 复合板材制备、热稳定性和燃烧性能等方面的研究鲜见报道。

浙江农林大学工程学院的科研人员以BCPVC通过热塑复合制备BC /PVC复合板材,采用热重分析仪和热重-红外联用仪测试分析其热稳定性,用锥形量热仪测试分析其燃烧特性,同时测试红外辐射率和吸水厚度膨胀率等性能,为BC/PVC复合板材在建筑和装修行业的广泛应用提供理论参考。其结论为:

1) BC / PVC 含水率、静曲强度、尺寸稳定性、吸水厚度膨胀率符合 GB /T 24137—2009 DB44 T349—2006 对塑木复合材料的性能要求,显示出优良的尺寸稳定性,有望成为一种新型室内外装饰材料。

2) BC / PVC的热失重明显减少并略有延后,BC / PVC 的残余质量分数达 45.05%,约为纯PVC的 5.3 倍,BC显著增强了BC /PVC的高温环境下的热稳定性。

3) BC 显著增强了复合材料的阻燃防烟性能,有效减少燃烧过程HCl 生成,降低烟气毒性;“有效炭层”使燃烧过程中的热量释放降低38.05%、烟气释放量仅为PVC 1 /3600 s时的RM为 PVC的近11 倍,提升材料在火灾时的安全性。

4) BC / PVC 814 μ波段的远红外发射率均值达0.938,具高远红外辐射率,在保健功能材料领域将有一定应用价值。


责任编辑:陈波

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