竹材阻燃用MgAl-LDHs的制备工艺及其阻燃性能研究

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在我国,竹材已广泛应用于建筑、家具及装饰材料,然而竹材容易燃烧,为了提升竹材的阻燃性能,本论文采用尿素水解法制备了镁铝层状双氢氧化物(MgAl-LDHs),研究了反应条件对MgAl-LDHs热稳定性的影响,以及MgAl-LDHs处理竹材后的阻燃性能。主要研究结果如下:(1)以硝酸镁、硝酸铝和尿素为原料,采用尿素水解法制备出MgAl-LDHs,研究了反应时间、静态晶化时间、反应物摩尔浓度对MgAl-LDHs的粒径和热稳定性的影响。结果表明:反应时间在6h-48h范围内,反应时间为36h的热稳定性最佳;静态晶化时间在0h至15h范围内,静态晶化时间为10h的热稳定性最佳;反应物摩尔浓度[Mg2+]在0.072mol/L至0.792mol/L范围内,摩尔浓度[Mg2+]为0.528mol/L的热稳定性最佳。(2)以硝酸镁、硝酸铝和尿素为原料,采用原位反应制备了具有MgAl-LDHs薄膜的竹材,研究了反应条件对MgAl-LDHs薄膜情况及其处理竹材的阻燃性能。结果表明:反应时间从6h延长至48h,在竹材表面形成的LDHs逐渐变得均匀致密;当反应时间为24h,竹材表面形成的MgAl-LDHs薄膜达到饱和状态;与未处理竹材相比,具有MgAl-LDHs薄膜的竹材的点火时间延长了11s,热释放速率峰值降低了42.9%,烟释放速率降低了77.3%,且MgAl-LDHs薄膜具有抗磨损性能。(3)在常温常压下,以氢氧化钠和MgAl-LDHs先后对竹材进行处理。FT-IR检测表明,经氢氧化钠处理后的竹材暴露出大量的羟基,更易于与MgAl-LDHs中的羟基结合,从而固定更多的MgAl-LDHs;锥形量热仪测试发现,与未处理竹材相比,具有MgAl-LDHs薄膜的竹材具有更为优异的阻燃性能,其热释放率的峰值降低了29.12%,烟释放速率降低了40.45%。
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