硅鋁復(fù)配體系制備廢紙纖維發(fā)泡材料及阻燃機理初探.pdf

1、廢紙纖維發(fā)泡材料是以廢舊瓦楞紙纖維為主要原料，經(jīng)溶液機械發(fā)泡技術(shù)制備獲得的一種綠色生態(tài)材料，具有較好的環(huán)境相容性。然而，廢紙纖維本身容易燃燒，這就決定了廢紙纖維發(fā)泡材料的易燃性，并將影響其應(yīng)用范圍。因此，對廢紙纖維發(fā)泡材料進行阻燃處理并科學(xué)地分析研究其燃燒特性和阻燃機理尤為重要。
　　為了探究水玻璃/硫酸鋁復(fù)配體系對廢紙纖維發(fā)泡材料阻燃性能的影響，本文在單因素實驗的基礎(chǔ)上，通過正交實驗設(shè)計首先對影響材料阻燃性能的3個主要因素：硅鋁

2、總量、Al/SiO2摩爾比和添加方式進行優(yōu)化，并利用極差法和方差法對優(yōu)化過程進行綜合分析，結(jié)果表明：各因素對廢紙纖維發(fā)泡材料的阻燃性能影響主次順序為：添加方式＞Al/SiO2摩爾比＞硅鋁用量。且當(dāng)硅鋁總量為900 mL、Al/SiO2摩爾比為1：1、以及硫酸鋁優(yōu)先添加時，材料的氧指數(shù)和殘?zhí)柯示_到最大值，分別為32.0和53.51％。
　　然后，采用X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡與能譜儀（SEM-EDS）、熱重儀（TG-D

3、SC）以及傅立葉紅外光譜儀（FTIR）對此優(yōu)化工藝條件下制備獲得的樣品的微觀結(jié)構(gòu)以及熱解過程進行觀察和分析。結(jié)果表明：大量的硅鋁復(fù)合物存在于廢紙纖維發(fā)泡材料中；當(dāng)硫酸鋁優(yōu)先添加時，材料的成膜性較好、硅鋁在材料中的保留率達到一個最大值，為37.99%；材料的熱解過程減慢，其熱穩(wěn)定性顯著被提高。
　　最后，采用錐形量熱儀（CONE）對樣品在燃燒過程中的熱量、失重率以及煙、氣釋放量等燃燒參數(shù)進行分析。同時，運用SEM-EDS對燃燒殘余物

4、（灰分）的微觀形貌及各元素分布進行觀察與分析。結(jié)果表明：改性后廢紙纖維發(fā)泡材料的pk-HRR由128 kW·m-2降至67 kW·m-2，較素材降低了46.8%；殘?zhí)柯视?3%升至42%，提高了82.6%；且硅鋁復(fù)合物同時也顯著降低了材料燃燒過程中煙和尾氣的釋放量；通過 SEM觀察經(jīng)錐形量熱儀燃燒后的殘余物可知，空白組樣品結(jié)構(gòu)幾乎完全坍塌，而優(yōu)化組樣品燃燒后依然保持較為完整的結(jié)構(gòu)；EDS分析表明其碳元素含量提高。
　　因此，通過合