镁铝水滑石/三聚氰胺磷酸盐阻燃剂协效机理及应用研究
随着我国经济发展的转型，绿色环保生产方式的要求，我国纤维板行业对新型高效、无机环保型阻燃剂需求量不断扩大。 本文采用镁铝水滑石和三聚氰胺磷酸盐复配了一种新型绿色环保的无机复合阻燃剂，通过阻燃性能和力学性能的分析，完成阻燃纤维板工艺参数的优选以及复合阻燃剂配比和添加量的优选。最后探索两种阻燃剂之间协效作用的机理。主要研究结论如下: (1)镁铝水滑石对纤维板具有良好的阻燃效果，但是随着添加量的增加，纤维板力学强度下降。以脲醛树脂为胶黏剂，在10％阻燃剂添加量下，板材力学强度可达到国家标准GB/T11718-2009的规定。同为10％添加量下，三聚氰胺磷酸盐的氧指数高于镁铝水滑石，热释放速率和总热释放量低于镁铝水滑石，对纤维板力学强度的降低程度也低于镁铝水滑石，但烟释放速率峰值比镁铝水滑石高。 (2)选用异氰酸酯(MDI)作为胶黏剂制备阻燃纤维板，通过正交试验优选工艺参数。结果表明，在热压温度140～180℃，热压时间6～12min，MDI施胶量6～10％范围内，MDI施胶量和热压温度对纤维板强度的影响显著大于热压时间。综合考虑弹性模量、静曲强度和内结合强度，较优工艺参数为:热压温度160℃，热压时间6min，MDI施胶量10％。 (3)选用MDI为胶黏剂，以阻燃剂复配比例五个水平（镁铝水滑石∶三聚氰胺磷酸盐=3∶1、2∶1、1∶1、1∶2和1∶3），添加量三个水平（10％、15％和20％）设计全因子实验压制纤维板，分析阻燃纤维板的释热性能、抑烟性能和力学性能。同等添加量下，阻燃剂配比为1∶1时，纤维板的释热性能和抑烟性能性能相对最好，且火势增长指数和放热指数最小，分别为1.05kW/m2·s和2.15MJ/m2，火灾危险性和热损害最小。相同配比下，随着阻燃剂添加量的增加纤维板的阻燃性能提高。无机复合阻燃剂对纤维板的力学强度有显著影响，添加量增加，纤维板的力学强度降低明显。配比为1∶1时，20％添加量下，弹性模量、静曲强度和内结合强度相比对照样分别降低了26.8％、27.9％和59.4％。综合考虑各项性能，最终优选出的配比为1∶1，添加量为15％。 (4)判断复合阻燃剂是否具有协效作用需要综合各指标分析。由于测试机理不同，复合阻燃剂在氧指数上未表现出协效作用，而在锥形量热仪测试上表现出协效作用。复合阻燃剂阻燃机理主要为气相阻燃，凝聚相阻燃效果较弱。三聚氰胺磷酸盐能促进镁铝水滑石的分解，使其分解温度降低，扩大了阻燃剂作用的温度范围。镁铝水滑石中的结晶水吸热分解降低表面温度，燃烧的固相产物覆盖基材表面阻断热量和氧气的供应，抑制燃烧进行。复合阻燃剂分解释放氨气、水蒸气和二氧化碳等气相产物，在吸收基材热量的同时也起到稀释可燃气体和氧气浓度的作用，使得阻燃效果更好。
阻燃剂;三聚氰胺磷酸盐;镁铝水滑石;协效机理
中国林业科学研究院
硕士
木基复合材料科学与工程
陈志林
2017
中文
TQ569
2019-04-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）