劉建中 李影 張洋 劉濤

(廣州金發(fā)綠可木塑科技有限公司，塑料改性與加工國家工程實驗室，廣東 廣州，510520)

裝飾用木粉/聚氯乙烯木塑復合材料阻燃抑煙的研究

劉建中 李影 張洋 劉濤

(廣州金發(fā)綠可木塑科技有限公司，塑料改性與加工國家工程實驗室，廣東 廣州，510520)

研究了八鉬酸銨以及八鉬酸銨與其他阻燃劑復合對木粉/聚氯乙烯木塑復合材料阻燃抑煙性能的影響。結果表明：單獨添加八鉬酸銨、或者八鉬酸銨與其他阻燃劑復合，都可以提高木粉/聚氯乙烯木塑復合材料的阻燃性能；其中添加了水滑石和氫氧化鎂復合體系明顯降低了熱釋放速率和煙釋放速率，熱釋放速率降低了27%，煙釋放速率降低了60%，顯示出更好的抑煙效果。通過煙密度測試驗證了1#配方復合體系的抑煙性能，煙密度等級由87降到68。

聚氯乙烯 木粉 阻燃 抑煙 復合材料

木塑復合材料使用范圍廣泛，涉及原木、塑料、塑鋼、鋁合金等其他建筑材料的應用領域，因其低碳環(huán)保，成本經(jīng)濟，并可以回收再利用的特性，也解決了高分子材料、木材行業(yè)廢棄資源的再生利用問題。

木粉/聚氯乙烯木塑復合材料因其突出的室內(nèi)裝飾性能，而被廣泛用在室內(nèi)墻體、天花吊頂、公共空間等部位。但作為室內(nèi)裝飾要避免采用在燃燒時產(chǎn)生大量濃煙或有毒氣體的材料，而聚氯乙烯這類樹脂在燃燒過程中會產(chǎn)生大量的黑煙和有毒、有害氣體，發(fā)生火災時，煙氣可能會令人窒息而死[1]。對聚氯乙烯進行阻燃抑煙改性的研究因此受到重視，且已有較多的文獻報道[2-3]，但對于木粉/聚氯乙烯木塑復合材料阻燃和抑煙性能的研究較少[4]。下面從木塑復合材料抑煙效果這一角度出發(fā)，旨在開發(fā)出具有抑煙效果的木粉/聚氯乙烯木塑阻燃材料。

1 試驗部分

1.1 主要原料及儀器設備

木粉，粒徑為150～180 μm，偉華香料廠；聚氯乙烯粉，TG-800，東曹(廣州)化工有限公司；復合鈣鋅穩(wěn)定劑，MT-730，中山市華明泰化工材料科技有限公司；抗沖擊改性劑，CPE-135A，濰坊亞星化學股份有限公司；PE蠟，A-C 617A氧化聚乙烯蠟，上海和氏璧化工有限公司；碳酸鈣，5.5 μm，東南新材料股份有限公司；氫氧化鋁，19 μm，OL-104LEO ,美國雅寶公司； 氫氧化鎂，19 μm，JLH-QD2,深圳市錦昊輝礦業(yè)發(fā)展有限公司；硼酸鋅，411，濟南泰星精細化工有限公司。

錐形量熱儀,DUAL CONE,英國PL公司；煙密度測試儀，JCY-1型,江寧縣分析儀器廠；造粒機,CY-120P,臺灣僑威機械股份有限公司；單螺桿擠出機, SJ-50/25,武漢誠信塑料機械制造有限公司。

1.2 試樣制備

在100份聚氯乙烯樹脂中添加80份木粉，3份復合鈣鋅穩(wěn)定劑，5份抗沖擊改性劑，1份潤滑劑(PE蠟和A-C 617A氧化聚乙烯蠟)，共同組成標準配方，記為0# 配方；在0# 配方基礎上，分別添加10份八鉬酸銨、30份氫氧化鎂、30份水滑石，記為1#配方；在0# 配方基礎上，分別添加10份八鉬酸銨、30份水滑石、30份硼酸鋅，記為2#配方；在0# 配方基礎上，只添加10份八鉬酸銨，記為3#配方；在0# 配方基礎上，分別添加10份八鉬酸銨、30份氫氧化鎂、30份硼酸鋅，記為4#配方。

根據(jù)配方設計，取出充分干燥的木粉，先將PVC粉加入高速混合機，在50 ℃以上加入穩(wěn)定劑和潤滑劑，在60 ℃以上加入經(jīng)過烘干的木粉及碳酸鈣等，待達到100 ℃以上，將原材料放入冷卻混合料機內(nèi)，冷卻至45 ℃放料，經(jīng)過單螺桿擠出造粒備用。將粒料烘干后加入單螺桿擠出機擠出片材。將其切割成試驗要求100 mm×100 mm×6 mm以及25 mm×25 mm×6 mm的片材。

1.3 性能測試

按照ISO5660標準錐形量熱法進行試驗。采用50 kW/m2的熱輻照功率對樣品進行試驗。每個樣品進行2～3次平行試驗。樣品尺寸為100 mm×100 mm×6 mm。

按照GB/T 8627—2007測試樣品的煙密度值，樣品尺寸為25 mm×25 mm×6 mm。

2 結果與討論

2.1 復合材料錐形量熱儀的結果分析

表1是木粉/聚氯乙烯木塑復合材料添加鉬化合物、氫氧化鎂、水滑石、硼酸鋅后材料的錐形量熱儀測試結果，在輻射功率50 kW下燃燒600 s。

從表1可以看出，0#配方木粉/聚氯乙烯木塑復合材料在整個燃燒過程中的熱釋放速率峰值為101.40 kW/m2，總釋煙量為1 272 m2/m2；在質(zhì)量方面，0#配方木粉/聚氯乙烯木塑復合材料原始質(zhì)量為105 g，燃燒后的成炭率計算只有18%，80%左右的物質(zhì)都在燃燒中損失，燃燒后殘余率排序為1#<3#<4#<2#<0#。另外，經(jīng)過阻燃處理后，復合材料的點燃時間均推遲。

圖1和圖2是添加了不同阻燃配方后木粉/聚氯乙烯木塑復合材料的熱釋放速率峰值和總熱釋放量與時間的關系。

從圖1和圖2可以看出，1#和3#配方，在燃燒初期，熱釋放速率峰值的變化均出現(xiàn)較緩慢的增長，配方中因添加了八鉬酸銨，復合材料燃燒時的熱釋放速率峰值降低；而添加水滑石和氫氧化鎂阻燃劑的1#配方，熱釋放速率峰值出現(xiàn)的時間較晚。1#，3#配方與0#配方相比，熱釋放速率峰值和總熱釋放量分別下降了27%和42%，34%和26%，表現(xiàn)出很好的阻燃效果。

在使用2#，4#配方時，熱釋放峰呈現(xiàn)十分明顯的雙峰,第1個峰被認為是燃燒時木粉/聚氯乙烯木塑復合材料炭化形成炭層，減弱了熱量向材料內(nèi)層的傳遞，以及阻隔了一部分揮發(fā)物進入燃燒區(qū)的結果。然而到第2個峰突然增加，被認為是形成的不完全炭層發(fā)生了再燃燒。

圖3和圖4分別是木粉/聚氯乙烯木塑復合材料總釋煙量與煙釋放量隨時間的關系。

從圖3和圖4明顯看到，0#配方燃燒時間持續(xù)較長，且總釋煙量及煙釋放量都比較高，而1#，2#，3#，4#在添加八鉬酸銨后，總釋煙量都有不同程度下降，均下降50%以上。說明八鉬酸銨對復合材料起到阻燃和抑煙的雙重作用。同時添加了水滑石及氫氧化鎂對復合材料的抑煙也產(chǎn)生了積極作用。

2.2 復合材料煙密度測試箱的結果分析

將阻燃配方試樣與標準配方試樣(未添加阻燃劑)進行對照，測試結果見圖5和表2。

從圖5可以看出，0#配方煙產(chǎn)量很大且生煙速率極快，而金屬化合物的加入在減少煙產(chǎn)量的同時，也有效地降低了煙的生成速率，表現(xiàn)出明顯的抑煙效果。其中1#配方的抑煙效果最佳，3#配方次之。即3種抑煙劑表現(xiàn)出協(xié)同抑煙的效果。

表2是木粉/聚氯乙烯木塑復合材料煙密度。

從表2可以看出，1#配方具有炭化促進作用，較大幅度地降低了復合材料的煙密度，最大煙密度由99降到78，煙密度等級由87降到68，抑煙性能明顯提高。另外，試驗過程中，加入抑煙劑八鉬酸銨，燃燒的煙霧由黑色微粒變成了細微的白煙。

3 結論

a) 鉬化合物與氫氧化鎂、水滑石復配體系的的加入延遲了點燃時間，能夠有效地牢固炭層，復合材料燃燒時的熱釋放速率峰值和總釋煙量降低。

b) 鉬化合物與氫氧化鎂、水滑石復配體系的最大煙密度由99降到78，煙密度等級由87降到68,抑煙性能明顯提高。

[1] 劉伯賢, 劉伽. 高分子裝飾材料的阻燃及抑煙技術[J]. 新型建筑材料,2005,8:29-31.

[2] 趙倩,谷曉昱,王華進,等. 聚氯乙烯 (PVC) 的阻燃與抑煙研究進展[J]. 高分子通報, 2013 (4): 193-198.

[3] 歐育湘, 趙毅, 鐘柳. 聚氯乙烯的抑煙[J]. 合成樹脂及塑料,2009,26(2):76-80.

[4] 韓振. PVC基木塑復合結皮發(fā)泡地板基材的研究[D].北京：東北林業(yè)大學,2010.

Regain聚合物公司再獲250萬英鎊投資新設備

據(jù)“www. britishplastics .co. uk”報道，英國聚合物生產(chǎn)商Regain聚合物有限公司對外公布他們已經(jīng)從Chamonix Private Equity獲得250萬英鎊的設備投資。同時，位于Yorkshire的公司也獲得了1 000萬英鎊的債務融資，用以投資設備。

2011年Regain聚合物公司曾獲得過Chamonix的融資，建成1套擁有最新技術的裝置，籍此可以創(chuàng)新，從而開發(fā)出新的聚合物。 Regain聚合物有限公司這次獲得的新資金將用于1套50 kt/a的新裝置，并且于2014年早期已建成一新產(chǎn)品開發(fā)實驗室。據(jù)說新實驗室設備可以為專門訂制產(chǎn)品的開發(fā)提供服務，從而滿足客戶的需求。

用于汽車內(nèi)飾件的低揮發(fā)長纖熱塑性復合材料

據(jù)“www. britishplastics .co. uk”報道，RTP公司已經(jīng)擴大了超長纖維增強聚丙烯(PPVLF)的生產(chǎn)，包括一系列低揮發(fā)性的聚丙烯產(chǎn)品。

RTP公司稱，這種PPVLF產(chǎn)品令原始設備生產(chǎn)商(OEM)非常滿意。因為降低了熱塑性復合材料中有機化合物的揮發(fā)水平，因此，更適合用于汽車內(nèi)飾件。國家法律及汽車OEMs均要求減少氣味、降低霧度及有機化合物的揮發(fā)，以提高改善空氣質(zhì)量及汽車內(nèi)飾件的安全性。

RTP公司提供的低揮發(fā)PPVLF復合材料可以用來設計成結構件，這種結構件具有卓越的強度、硬度及尺寸穩(wěn)定性，可用來生產(chǎn)汽車內(nèi)飾件，如儀表鑲板、門構件、頂板及中心控制臺、座椅等。

(以上由中國石化揚子石油化工有限公司南京研究院

黃賦云供稿)

建筑產(chǎn)品用的覆蓋材料復合物

據(jù)“www.ptonline.com”報道，在美國俄亥俄州Cuyahoga Falls的Americhem公司的高性能新型覆蓋材料復合物生產(chǎn)線開車了，產(chǎn)出的新型覆蓋材料復合物主要用于覆蓋柵欄和其他建筑產(chǎn)品上，并易上色。該覆蓋材料復合物可高度定制。

該覆蓋材料復合物可與多種聚合物共混，如可與聚氯乙烯(PVC)，ASA(丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和高密度聚乙烯(HDPE)共混。覆蓋材料復合物可根據(jù)客戶需求的外觀和力學性能進行定制。新型覆蓋材料復合物具有高耐候性、好的尺寸穩(wěn)定性和出色的耐用性。它們也具有好的耐沖擊性、耐劃傷性和擦傷性，對基材的附著力高，有防潮美白的性能，并有一定的阻燃性。

塞拉尼斯公司用于工程材料的防偽技術

據(jù)“www.ptonline.com”報道， 德克薩斯州Irving塞拉尼斯公司給一級供應商提供防偽技術，以降低在汽車零部件、消費類產(chǎn)品、醫(yī)療器械、包裝和消費電子用的工程材料潛被假冒的風險和收益的損失。

塞拉尼斯公司材料專家已經(jīng)開發(fā)出了各種可追溯技術，來幫助客戶避免因錯過商機、品牌圖像損失和專利侵權的索賠無證據(jù)造成顯著損失?！笆袌龀霈F(xiàn)了劣質(zhì)材料和假冒材料，使用這種技術在今天顯得特別重要”，塞拉尼斯公司全球運輸總監(jiān)Stefan Kutta說?？捎玫姆纻渭夹g主要包括：基于獨特工程材料添加劑的確定分析；用紫外檢測技術對主要應用于復雜醫(yī)療器械的材料加強質(zhì)量控制；要求塞拉尼斯公司工程材料有可見的印刷和激光打標條碼，如激光打標生產(chǎn)廠家、批號和原材/批次。還有其他的技術，如X射線檢測不可見的顏色編碼小顆粒微標記，可通過顯微鏡(放大10倍)看到；用光學驗證一種不可見的標記或有“光學指紋”顏料/納米粒子。

(以上由中國石化揚子石油化工有限公司南京研究院

嚴淑芬供稿)

Study on the Flame-Retardance and Smoke Suppression Properties of Decorative Wood Flour/PVC Wood-Plastic Composites

Liu Jianzhong Li Ying Zhang Yang Liu Tao

(Guangzhou LESCO-KINGFA WPC Technology Co. Ltd，National Engineering Laboratory for Plastic Modification and Processing，Guangzhou, Guangdong，510520)

The influences of ammoniummolybdat(AOM) and AOM together with other flame retardants on flame-retardance and smoke suppression properties of wood flour/ PVC composites were investigated. The results show that when adding AOM alone or blended AOM with other flame retardants, they can improve the flame-retardance of wood flour/PVC composites. Hydrotalcite and magnesium hydroxide composite system can significantly reduce the heat release rate and smoke release rate,which respectively decrease 27% and 60%, so the composite has a better smoke suppression. Using the smoke density test to verify the smoke suppression performance of the composite system, smoke density rating of 1# formula decreases from 87 to 68.

polyvinylchloride; wood flour; flame retardant; smoke suppression; composites

2014-02-27;修改稿收到日期:2014-08-03。

劉建中，男，碩士，主要從事聚合物復合材料的產(chǎn)業(yè)化研究。E-mail：liujianzhong@lesco.com.cn。