水红纤维作为生物基碳源,用于内阻燃聚合物复合材料

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物化学 聚合物化学
• 可持续材料 可持续材料

背景情况:

• 聚乙酸 (PBS) 是一种具有潜在应用的可生物降解聚合物,但其易燃性限制了其使用.
• 开发有效的PBS阻燃系统对于扩大其应用至关重要.
• 生物基阻燃剂为传统素系统提供了一个可持续的替代方案.

研究的目的:

• 开发阻燃聚乙酸 (PBS) 复合材料,使用一种新的基于生物的浸泡阻燃剂 (IFR) 系统.
• 研究水纤维 (WHF) 与聚酸盐 (APP) 的比率和总IFR含量对复合材料性能的影响.
• 评估开发的复合材料的热稳定性,易燃性和机械性能.

主要方法:

• 用不同的WHF:APP比率和IFR含量制备WHF/APP/PBS复合材料.
• 使用热重力测量分析 (TGA) 评估热稳定性.
• 通过限制氧指数 (LOI) 和UL-94测试来评估可燃性.
• 使用圆热量计 (峰值热量释放率 - pHRR,总热量释放率 - THR) 分析热释放行为.
• 使用扫描电子显微镜 (SEM) 描述炭残留物.
• 测量拉伸性质的测量.

主要成果:

• 复合材料的WHF:APP比为1:2,IFR总量为45% (15WHF/30APP/PBS),最高LOI为28.8%, UL-94 V-0评级没有滴水.
• 这种最佳复合物在pHRR下降了53%和THR下降了42%,与纯净PBS相比.
• 煤炭残留物分析表明,形成了一个密集的,石墨化的色煤炭结构.
• 与整洁的PBS相比,拉伸模量增加了163%.

结论:

• 水纤维 (WHF) 可以有效地作为生物基的碳来源,用于PBS的色阻燃系统.
• 开发的WHF/APP/PBS复合材料表现出极好的阻燃性和改进的机械性能.
• 这项研究强调了一种有希望的可持续方法,用于制造高性能阻燃生物塑料.