基于改性工业木质素制备环保阻燃型纤维板及性能研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:silkji
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随着社会的飞速发展,人类的需求也越来越高,越来越多的木质人造板走到了人们身边,但随之带来了森林资源日益匮乏、板材释放甲醛等严重问题,同时,作为木质材料,有着不可避免的易燃性,随之而来的火灾事故严重的危害人身安全,因此,利用绿色生物改性技术,制备环保阻燃型纤维板具有重要的意义。本研究通过“两步法”对工业木质素进行改性处理,再与固化剂4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)混合形成“改性工业木质素/DDM共混体系”,以此添加到木纤维中制备出环保阻燃型纤维板,主要包括三部分内容:第一,采用先环氧化再磷化的“两步法”改性工业木质素,并对改性前后工业木质素进行傅里叶红外光谱分析、扫描电镜分析、差示扫描量热分析和热重分析,探究改性前后性能的变化;第二,探讨工业木质素改性时二(2-乙基己基)磷酸酯用量、改性工业木质素与DDM质量比、改性工业木质素/DDM共混体系添加量对各理化性能指标的影响,并确定较优范围。利用热重分析研究不同纤维板试样的热失重过程,结合理化性能和成炭率双重指标,确定以上三个条件的最佳参数,并应用X射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析和扫描电镜等分析手段对纤维板进行系统的评价研究。第三,采用锥形量热仪对不同纤维板试样的阻燃性能进行系统的评价,研究改性工业木质素/DDM共混体系对纤维板重要阻燃性能参数的影响。通过研究得出以下结论:(1)通过先环氧化再磷化的“两步法”对工业木质素进行改性处理,初步确定改性工艺参数为:工业木质素与环氧氯丙烷的质量比为1:3,与浓度为20%的NaOH溶液的质量比为1:4,反应温度80℃C,反应时间为2h,转速为600r/min;加入二(2-乙基己基)磷酸酯后,反应温度50℃C,反应时间5h,转速900r/min。此条件下所制备出的产品相较于改性前成功的引入了含磷基团和环氧基团,微观形貌更加平整光滑,存在Si、N等元素,同时,玻璃态转化温度有所提高,成炭率大幅度提升。(2)不添加任何试剂的素板、添加未改性工业木质素的纤维板和添加改性工业木质素/DDM共混体系的纤维板的热失重过程均有所不同,且其成炭率依次增加。(3)通过单因素试验,结合理化性能和板材成炭率双重指标,确定工业木质素改性时二(2-乙基己基)磷酸酯用量为所用木素质量的30%、改性工业木质素与DDM质量比为7:1、改性工业木质素/DDM共混体系添加量为25%的最佳条件,在此条件下制备的纤维板理化性能基本能够达到GB-T11718-2009《中密度纤维板》的要求。(4)改性工业木质素/DDM共混体系更易与木纤维中的羟基形成氢键结合,且以此制备的纤维板在保留着天然纤维素的单斜晶结构的前提下提高了相对结晶度,同时木纤维间更加紧密,界面粘结性能良好。(5)与不添加任何试剂的素板和添加未改性工业木质素的纤维板相比,采用改性工业木质素/DDM共混体系制备的环保阻燃型纤维板的阻燃性能均有所提高,但产烟率及总产烟量相较于素板也随之提高,却低于添加未改性工业木质素的纤维板。
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