硅鋁復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，并將影響其應用范圍。因此，對廢紙纖維發(fā)泡材料進行阻燃處理并科學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上，通過正交實驗設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構以及熱解過程進行觀察和分析。結果表明：大量的硅鋁復合物存在于廢紙纖維發(fā)泡材料中；當硫酸鋁優(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，空白組樣品結構幾乎完全坍塌，而優(yōu)化組樣品燃燒后依然保持較為完整的結構；EDS分析表明其碳元素含量提高。
　　因此，通過合