1PP 基木塑复合材料阻燃性能的研究进展一选题意义及背景木塑复合材料（wood-plastics composites,简称 WPC）是用木纤维或植物纤 维填充、增强的改性热塑性材料，兼有木材和塑料的成本和性能的优点，可替 代木材和塑料。 发展 WPC 是越来越被重视的环境观念的结果：一方面吸收了废弃的木粉 等植物纤维，另一方面，为废旧塑料的回收有效途径之一。具有很好的经济效 益和社会效益。 “PP 基木塑复合材料阻燃性能的研究”主要针对以 PP 或 PP 回收料位基材 的木塑复合材料用于室内建材时阻燃性能的研究。 本课题主要从阻燃剂的选择和并用的结果进行比较。找出具有推广价值的 配方。二毕业设计（论文）主要内容：1、选题，明确设计主要任务和预期目标。2、解读任务，拟定实施计划。3、文献（资料）检索：木粉、木粉的组成、木粉的来源、木粉的性能特点、木粉的表面处理；PP 树脂（塑料） 、木粉与树脂的相容性；木粉树脂复合物的性能。4、文献资料的归类整理，拟定实验计划。5、实验分析（制定计划、组织原材料、设备仪器调试操作、数据结果分析等） 。6、论文编写：按毕业设计管理规定的论文格式编写。 7、论文修改，定稿，预演答辩。三计划进度：第 1 周：动员，选题，组织学习管理规定，明确任务和目标。第 2 周：文献检索，资料的整理归纳，确定设计思路。第 3-4 周：根据设计思路，拟定实验方案；实验研究；数据整理，结果分 析。第 5 周：编写论文，修改整理，准备答辩。第 7 周：答辩。四毕业设计（论文）结束应提交的材料：21、论文（按毕业设计管理规定的要求的格式编排，字数符合要求。包括课 题名称、作者姓名、摘要、说明书正文、致谢等）3PP 基木塑复合材料阻燃的研究进展摘要：综述了目前木塑的的发展状况及各类阻燃剂改善聚丙烯复合材料的燃烧 性能的研究成果，并且分析了阻燃剂对阻燃性能和其它性能的影响。总结了阻 燃聚丙烯复合材料尚未解决的问题，提出了研究新型无卤阻燃剂和不同阻燃剂 复合的协效作用，研制新型表面改性剂和新的表面改性技术，使阻燃剂与聚丙 烯及木粉有适宜的相容性，构筑适度柔性、结合力强的界面结构，是制备具有 优良阻燃性能、力学性能的聚丙烯复合材料努力方向的研究思路。关键词：聚丙烯，木塑，阻燃，复合材料，氧指数Wood plastic composites based on the research progress of flame retardantAbstract:This review summarizes the current situation of development and all kinds of wood fire retardant improving polypropylene composite materials on the combustion performance of research results, and analyzes the flame retardants on flame retardant properties and other properties. Summary of the composite material of flame retardant polypropylene unsolved problem, put forward to study novel halogen-free flame retardant and fire retardant composite synergistic effect, development of new surface modification agent and new surface modification technology, so that the flame retardant agent and polypropylene and wood powder suitable compatibility, build appropriate flexibility, strong binding force interface structure, is the preparation of excellent flame retardant properties, the mechanical properties of polypropylene composite material direction research.Keywords: Polypropylene, wood, fire retardant, composite materials, oxygen index前言随着社会的进步，木质包装的需求量也不断的增大，另外人们的生活水平 的提高，木质地板的使用也越来越普遍，这些使得本来就不多的森林资源越来 越少，我国从1998年9月1日起已明令禁止对天然森林进行砍伐，国外也有着相 应的政策，这些促使了木塑产料的产生，木塑复合材料是使用木粉或植物纤维 超高份额填充热塑性塑料树脂或热塑性塑料再生料，添加部分相关改性剂，经 挤出成型为板材、型材、管材而成。此类产品可替代相应木制品，人们由此可 节约大量的森林资源，也处理掉大量的废旧塑料及木材加工中产生的废弃木粉， 故可大大有利于保护并改善生态环境，这是符合2l世纪发展方向的环保型化工 新材料。但随着木塑材料的不断发展，木塑材料缺陷也渐渐的暴露出来，这也 使新的研究路线应运而生，例如木塑阻燃等方面的研究。41.1 国外现状近年来，国外木塑板材制品的技术开发和应用发展迅速。木粉填充改性塑 料国外早已开始研究，但高份额的木粉填充则是近几年才有较大发展。在日本， 有名的“爱因木”就是该类产品(采用挤出工艺)；加拿大的协德公司也已开发 出类似的木塑制品(采用挤出或热压工艺)；奥地利辛辛那提公司及PPT模具公司 开发出各种木塑板材制品(采用挤出工艺)；韩国的大山株式会社(利用挤压联用 工艺)开发出了木塑板材制品；美国一些公司也正积极开发和推广这类产品。加 拿大ONYX公司1997年在多伦多首批建立了3条生产线，每条生产线生产能力约为 1000 ta，1998年扩产为l3条生产线，1999年达到43条生产线。美国TIMTECH 公司由原生产木塑托盘转产高附加值的建筑隔音板，并增加投资3 564万美元， 拟建66条生产线用于隔音板生产。俄罗斯伊莫埃特公司开发有30余条高填充量 木塑制品生产线，并推广到白俄罗斯、乌克兰、保加利亚等国家。1.2 国内现状唐山塑料研究所、国防科技大学、广东工业大学在低份额添加木粉或植物 纤维方面已取得成绩，北京化工大学和北汽福田也进行了这方面的设备开发， 此外无锡、杭州及安徽蒙城等地也有企业和个人进行过这方面的研究。北京化 工研究院在1988年就木粉填充废旧塑料进行了大量的研究工作，在配方、专用 设备、制品模具设计等方面已取得初步成效。安徽蒙城县铝塑型材有限公司与 铝塑研究所合作，研制成的木塑材料是将废旧塑料和锯末按一定比例添加特制 粘合剂，经高温、高压连接制成结构型材料(面板、纵梁和底板)。采用电子控 温及变频调速技术生产。这种木塑材料的原料充足，价格便宜，废旧材料利用 率达到99 ，其产品可100回收再生，有利环保是高附加值的木材替代品。12.1阻燃剂的发展我国阻燃剂生产在塑料助剂中，是仅次于增塑剂的第二大行业，产量逐年 增加，市场不断扩大。自1960年起开始研制和生产阻燃剂以来，到目前为止， 我国阻燃剂总生产能力约15万t/a，从事阻燃剂研究的研制单位有50多家，阻燃 剂品种有120多种，生产单位150多家。近几年来，我国阻燃剂工业发展迅速， 比如最重要的添加型澳系阻燃剂十溴二苯醚(DBDPO)的销量1999年为 7000t/a,2000年为9000t/a,2001年为13500t/a。增长幅度逐年增大，其它卤系 中的另一个重要成员氯蜡系列也有很大增长。还有磷系(包括无机磷类和有机磷 酸酷类)和无机系主要是从Al2(0H)3, Mg(OH)2和助阻燃剂Sb2O3等的市场也在 不断扩大。但是，按阻燃塑料制品占塑料总用量的比例来看，与美国相比差距 还很大。美国的比例为40%，而我国还不到1%，即使考虑到美国的经济总量为我 国的10倍，我们也还有很大的扩展空间。 我国的阻燃剂以卤系阻燃剂为主，占整个阻燃剂的80%以上，其中氯系(主 要是氯化石蜡)占69%，并有出口;但澳系不足，每年仍需进口;作为无污染、低 毒的无机系仅占阻燃剂的17%，其中有一半为三氧化二锑，而氢氧化铝、氢氧化 镁还不到10%。主要阻燃剂品种有42型、52型氯化石蜡，还有少量的70型氯化石 蜡、多澳二苯醚、六澳醚、八澳醚、聚2,6一二滨苯醚、四澳双酚A及其齐聚物、 磷酸烷(芳)基醋、氯(滨)化磷酸醋、氢氧化铝(镁)、三氧化二锑、红磷等。我5国阻燃剂比例与世界发达国家和地区相比，消费结构差距甚大，目前国外的阻 燃剂已趋于以无机体系为主，而我国还是以污染较大、毒性较高的卤系阻燃剂 为主。2 2.2阻燃机理 2.2.1铝镁系阻燃剂 氢氧化铝的阻燃机理是其受热分解放出大量水蒸气其反应式为:2Al(OH)3Al2O3+3H2O这是一个强吸热反应吸热量达到1967.2J/g，起到冷却聚合物的作用“反应产生 的水蒸气可以稀释聚合可燃气体，抑制燃烧蔓延，新生成的氧化铝还具有较高 的活性，能吸附烟尘颗粒，起到抑烟作用。另外，氢氧化铝还具有阻液滴、促 进炭化作用，不挥发、不渗出，能长期保留在聚合物中且能增加其抗电弧性和 抗磁路性，但氢氧化铝添加量在50%以上时才能充分显示阻燃效果3。 用于聚丙烯的铝镁系阻燃剂以氢氧化铝、氢氧化镁为主。这类物质具有 热稳定性好、无毒、不挥发、不产生腐蚀性气体、发烟量小等优点。但是其在 高分子材料中单独使用添加量大，填充量大于50(wt)时才能使高分子材料具 有一定的阻燃效果。由于与聚丙烯的相容性差，在聚丙烯中难以均匀分散，而 且，高填充量必将影响聚丙烯的力学性能。目前，表面改性处理、协同复合技 术和粒度超细化是铝一镁系阻燃剂主要的研究方向。 由于氢氧化镁或氢氧化铝与高聚物的相容性不好，所以在使用时，通常需 要对其进行表面改性，而较为常用的偶联剂为硅烷偶联剂和酞酸酯偶联剂。唐 勇等4利用硅烷偶联剂表面改性后的氢氧化镁能更好改善复合材料的力学性能， 显著提高聚丙烯的阻燃性能，在用量为65时，氧指数达到319 ，垂直燃 烧特性可达UL 94 V一0级。Chen等5利用钛酸酯和硬脂酸锌改性Mg(OH)2，表面 改性后与聚丙烯界面粘接得到了改善，复合材料的拉伸强度、冲击强度均有所 提高，阻燃效果得到更大的提高。 2.2.22.2.2膨胀型阻燃剂膨胀型阻燃剂 膨胀型阻燃剂（IFR）一般是以N,P，C元素为核心成分的复合阻燃剂。通常 由碳源（成炭剂）、酸源（脱水剂）和气源（膨胀剂）三部分组成。燃烧时， 各组分间发生化学反应生成多孔膨胀炭层，该炭层能起到隔热、隔氧、抑烟和 防熔滴作用，从而达到阻燃目的，但膨胀型阻燃剂必须与被阻燃的聚合物相匹 配才能发挥好的阻燃效果。 膨胀型阻燃剂(IFR)由于其阻燃效率高、低烟、无毒、无腐蚀气体释放等特 点，被认为是当今无卤阻燃材料的发展方向之一 。在阻燃聚丙烯中，往往采用 聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺作为膨胀型阻燃剂。但由于膨胀型 阻燃剂与聚丙烯相容性差、吸潮、易析出等原因，目前，膨胀型阻燃剂表面改 性、不同阻燃剂的协同效应、开发新型膨胀型阻燃剂已成为膨胀型阻燃技术主 要发展趋势。丁文科等6自行合成的阻燃剂季戊四醇双螺环磷酰双三溴新戊醇 酯与三聚氰胺(Me1)、氧化锑(Sb2O3 )等复配后，添加至聚丙烯(PP)中，实验表 明：在添加量为17 (质量分数)时，阻燃PP材料的氧指数达到264 ，垂直 燃烧通过UL-94 V-0级。