塑木復合材料(塑木)是指以 PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PP(聚丙烯)及其共聚物等熱塑性高分子材料和木粉、植物種殼等木質纖維材料為原料,經注塑、壓制等成型方法制得的復合材料。其兼具聚合物和木質纖維材料的優(yōu)點,可部分或全部代替木材用于建材家具及包裝領域。然而,構成復合材料的木質纖維和聚合物均為易燃材料,使得幾乎所有的 塑木 都易燃,一旦遇火就可能釀成災難,給人民財產及生命安全造成嚴重損失,因此,開展塑木復合材料阻燃研究勢在必行。
塑木的阻燃處理方法
添加方法是指將阻燃劑與木質纖維材料、樹脂材料直接混合,再經過一定的成型手段制得阻燃型塑木復合材料。這是當前 塑木 最常規(guī)的阻燃處理方法,APP、Al(OH) 3 等一般采用此種處理方法。涂覆法是指將阻燃劑等制成漿料涂覆在 塑木 表面,達到隔熱隔氧目的。該法操作簡單,對材料性能影響較小,但阻燃層一經破壞,阻燃作用也就失效了。鑒于涂覆法可能導致阻燃性能失效,目前絕大多數阻燃劑采用添加法。
協(xié)同阻燃 協(xié)同阻燃是指將2種或多種阻燃劑按一定比例復配制成復合型阻燃劑,將其加入塑木后,可克服單一阻燃劑防滴、消煙效果不佳,阻燃性能不高的缺點。目前所使用的膨脹性阻燃劑集酸源、氣源和碳源于一身,本身就具有協(xié)同阻燃效果,尤以APP的使用最為典型。其他類型的阻燃劑復配使用在木材和塑料阻燃方面都很廣泛,但較少見到在塑木阻燃中的應用。因此,可從材及塑料阻燃研究中得到有效借鑒。
塑木的阻燃研究還處于起步階段,在加工過程中,還存在許多問題需要解決。
1)大多數阻燃劑為添加型粉體材料,極性一般都很強,具親水基,和親油的聚合物基體不相容,添加量少時,達不到阻燃效果;量大時,容易與基體界面產生空隙,降低 塑木 的物理力學性能。
2)塑木的阻燃不僅涉及木材阻燃、高分子材料阻燃,還與二者的相互作用有關,阻燃情況非常復雜,致使一些適合在木材或塑料中應用的阻燃劑不能直接應用到 塑木 阻燃上,研究表明 APP 對塑木復合材料的阻燃不同于塑料,在塑料中添加 PER 可明顯改善 APP 的阻燃性能,而在 塑木 中,未觀察到 PER 的阻燃增效作用,這是因為 塑木 的木質纖維材料充當了碳源的作用。塑木 阻燃機理研究也剛起步,至今未有十分明確的報道。
3)單一阻燃劑效率低,對聚合物材料物理機械性能影響大,多種阻燃劑的協(xié)效是一個熱點,但各種阻燃劑復配過程中有可能出現交互影響或其他新的問題,協(xié)同機理探討及阻燃劑改性顯得十分關鍵。
為了改善 塑木 阻燃效果,解決其加工中遇到的問題,今后應在 塑木 阻燃劑改性方面進一步研究。需要綜合考慮各方面的影響因素,為拓展 塑木 在其他行業(yè)的應用打下堅實的基礎。
1)納米技術:納米材料具有表面效應、量子尺寸效應和小尺寸效應,將阻燃劑制成納米材料可使其在性能上優(yōu)于常規(guī)阻燃劑,即具有高的阻燃性和好的界面相容性。
2)接枝改性技術:接枝改性阻燃劑的目的是通過化學偶聯劑與阻燃劑表面的親水性官能團發(fā)生作用,使阻燃劑從親水向疏水轉變,增強阻燃劑材料與聚合物基體的相容性,提高其在 塑木 中的分散性,以彌補阻燃劑的加入對 塑木 原有性能所造成的不利影響。
3)微膠囊技術:微膠囊技術是指利用天然或合成高分子為囊材,將固、液、氣態(tài)的物質包覆起來,形成一定粒徑范圍的具芯-殼結構的微型膠囊技術。通過該技術可很好的保護囊內芯材理化性質不被破壞,可減小有毒物質對環(huán)境或人身造成的影響,可設想將阻燃劑包覆在有機物壁材的囊殼中,能有效改善阻燃劑與復合材料基體的相容性,增強阻燃效果。