竹炭/聚塑木拓寬應(yīng)用范圍

竹炭/塑料復(fù)合材料是以高度富集的炭骨架和疏松多孔結(jié)構(gòu)的生物炭為增強相，以塑料為基體制得的新型復(fù)合材料，憑借生物炭儲量高、可再生的特點，以竹炭增強改性的復(fù)合材料成為較具發(fā)展?jié)摿Φ男虏牧现弧?br>聚(pvc)作為一類通用熱塑性塑料，廣泛應(yīng)用于建筑材料、工業(yè)制品和日用品等領(lǐng)域。但由于需要添加大量助劑而使其阻燃和熱穩(wěn)定性降低，其通常在燃燒時產(chǎn)生大量黑煙和腐蝕性氣體而較具危險性。因此，國內(nèi)外學(xué)者們對其阻燃抑煙開展了大量的理論和應(yīng)用研究，但任何單一阻燃抑煙劑都存在自身缺陷，通常需要協(xié)效復(fù)配才能達(dá)到良好的阻燃抑煙效果，從而增加了工藝難度與制備成本。有研究采用炭黑(cb)改性pvc，以得到導(dǎo)電性能優(yōu)化、物理力學(xué)性能優(yōu)良的pvc基復(fù)合材料。但往往cb負(fù)載量越大，與聚合物基體的相容性越低力學(xué)性能越差，限制了其廣泛應(yīng)用。
竹炭(bc)作為一種新興的功能性生物質(zhì)炭，具有吸附遠(yuǎn)紅外效應(yīng)和電磁屏蔽等特性。通過添加多孔、高比表面積的竹炭有利于與聚合物基體產(chǎn)生機械互鎖和吸附作用，可以有效促進填料界面與聚合 物基體之間的鍵合而增強力學(xué)性能。研究表明，bc在聚合物中添加量達(dá)到質(zhì)量分?jǐn)?shù)70%時復(fù)合材料的抗拉強度和楊氏模量仍能獲得360%和520%的增加并且將bc與其他阻燃劑復(fù)配構(gòu)成協(xié)效阻燃體系用于阻燃聚合物，可達(dá)到預(yù)期的阻燃效果，克服塑木復(fù)合材料(wpc)由塑料和木粉制備得到而具有的易燃屬性。而利用bc協(xié)同殼聚糖(cs)改性wpc，在提高wpc力學(xué)強度的同時，也能夠有效改善其熱穩(wěn)定性。但關(guān)于bc/pvc復(fù)合板材制備、熱穩(wěn)定性和燃燒性能等方面的研究鮮見報道。浙江農(nóng)林大學(xué)工程學(xué)院的科研人員以bc和pvc通過熱塑復(fù)合制備bc /pvc復(fù)合板材，采用熱重分析儀和熱重-紅外聯(lián)用儀測試分析其熱穩(wěn)定性，用錐形量熱儀測試分析其燃燒特性，同時測試紅外輻射率和吸水厚度膨脹率等性能，為bc/pvc復(fù)合板材在建筑和裝修行業(yè)的廣泛應(yīng)用提供理論參考。其結(jié)論為：1)bc/pvc含水率、靜曲強度、尺寸穩(wěn)定性、吸水厚度膨脹率符合gb/t24137—2009和db44t349—2006對塑木復(fù)合材料的性能要求，顯示出優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性，有望成為一種新型室內(nèi)外裝飾材料。2)bc/pvc的熱失重明顯減少并略有延后，bc/pvc的殘余質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)45.05%，約為純pvc的5.3倍，bc顯著增強了bc/pvc的高溫環(huán)境下的熱穩(wěn)定性。3)bc顯著增強了復(fù)合材料的阻燃防煙性能，有效減少燃燒過程hcl生成，降低煙氣毒性;“有效炭層”使燃燒過程中的熱量釋放降低38.05%、煙氣釋放量僅為pvc的1/3，600s時的ｒm為pvc的近11倍，提升材料在火災(zāi)時的安全性。4)bc/pvc在8～14μm波段的遠(yuǎn)紅外**率均值達(dá)0.938，具高遠(yuǎn)紅外輻射率，在保健功能材料領(lǐng)域?qū)⒂幸欢☉?yīng)用**。
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