论文部分内容阅读
再生纤维素材料以其来源丰富、绿色环保的特性得到了广泛应用。然而纤维素遇火极易燃烧,极大地限制了其在生活、工业等领域的使用。因此各种阻燃剂被用来制备阻燃纤维素材料。对纤维素材料的阻燃改性,特别是结合环境友好特点采用无卤、低毒、低烟雾、高效的阻燃剂成为研究领域中的热点之一。本文选用氢氧化钠/硫脲/尿素/水溶液作为纤维素的溶剂,通过分析纤维素在NaOH/尿素/硫脲/水溶剂体系中的溶解机理,研究了NaOH、尿素、硫脲的浓度以及温度对溶解性能的影响,得到该体系下纤维素的最佳溶解条件为:NaOH质量分数8%、尿素质量分数8%、硫脲质量分数6%、溶液预冷温度-10℃以下。采用环境友好的纳米SiO2和N-P阻燃剂,通过共混法制得阻燃纤维素膜。应用极限氧指数测试、水平燃烧实验及热重分析测试对阻燃纤维素的阻燃性能和热性能进行探讨和研究。极限氧指数测试结果表明,当纳米SiO2的添加量达到6%以上,N-P阻燃剂的添加量达到9%以上时,制得的阻燃纤维素膜的极限氧指数大于28,达到了极限氧指数的相关阻燃标准。水平燃烧实验结果表明,当纳米SiO2的添加量为15%,N-P阻燃剂的添加量15%时,阻燃纤维素膜可以达到国家标准《塑料燃烧性能的测定—水平法和垂直法》(GB/T2408-2008)的HB等级。对阻燃纤维素膜的热分解机理研究表明,纳米SiO2的加入吸收了一部分热量,延缓了纤维素的分解,使其进一步脱水形成较多的脱水纤维素,进而炭化,使残余炭量增加,并能够提供有效的阻隔功能,延缓挥发性降解产物的逸出,提高了纤维素材料的热稳定性能。加入的N-P阻燃剂受热分解,促进纤维素提前炭化脱水,夺取纤维素中的氢和氧,生成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸,从而起到阻燃的作用。阻燃纤维素膜的残留质量较未加阻燃剂的纤维素膜残留质量提高了14%。残炭在纤维素膜表面形成绝热炭层,能进一步减少纤维素的热降解,并能隔绝氧,起到阻燃作用。通过对两种阻燃剂阻燃机理及阻燃效果的对比,发现纳米SiO2阻燃剂的阻燃效果好于N-P阻燃剂。