阻燃石頭紙性能研究.pdf

1、石頭紙是一種以聚烯烴、礦物填料和其他外加劑為原料經(jīng)熔融共混擠壓加工而成的一種新型合成紙。石頭紙的生產(chǎn)過程相比傳統(tǒng)纖維紙更加安全環(huán)保，石頭紙還具有防水、防蟲、耐撕、耐折等多種特性，在裝飾用紙、包裝用紙以及文化用紙等領域有廣泛的應用前景。但是，石頭紙的阻燃性能較差，容易引發(fā)火災，這限制了石頭紙的廣泛應用。為了推動石頭紙的生產(chǎn)和應用，需要開發(fā)性能優(yōu)越的阻燃石頭紙。由于石頭紙的發(fā)展歷程較短，關于石頭紙的基礎研究很少，研究原料對阻燃石頭紙性能的影

2、響對阻燃石頭紙的開發(fā)具有重要的意義。本文通過改變阻燃石頭紙原料的種類、配比和添加量，在單一變量時，采用雙輥開煉機制備了一系列阻燃石頭紙，探究了HDPE/LLDPE/PP配比，填料、阻燃劑和外加劑的種類及添加量對阻燃石頭紙的阻燃性能、力學性能和表面微觀結構的影響。主要結論如下:
　　(1)隨著HDPE添加比例的增加，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)先升后降，UL-94垂直燃燒等級基本不變，拉伸強度升高，撕裂強度總體先升高后降低，表面網(wǎng)狀結構呈

3、現(xiàn)從無到有，從稀疏到致密的趨勢。網(wǎng)狀結構中的聚乙烯結晶長徑比大，呈細針狀時，阻燃石頭紙具有相對較高的拉伸強度。當12.5 g HDPE（12.5 wt.％）與4 g LLDPE（4 wt.％）共混時，阻燃石頭紙具有最佳的綜合性能，添加35 g氫氧化鎂阻燃劑的石頭紙極限氧指數(shù)達到27.8，UL-94垂直燃燒等級達到Ⅴ-0級(1.6 mm)，拉伸強度達到4.9 MPa，撕裂強度達到3.9 kN·m-1，耐折次數(shù)超過1000次。
　　(

4、2)隨著填料碳酸鈣添加量的增加，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)和UL-94垂直燃燒等級提高，拉伸強度和撕裂強度下降，耐折次數(shù)不變。隨著碳酸鈣粒徑的減小，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)略有下降，UL-94垂直燃燒等級不變，拉伸強度和撕裂強度升高。添加40g10000目碳酸鈣（38.83 wt.％）時，阻燃石頭紙的綜合性能最好，添加35 g氫氧化鎂阻燃劑的石頭紙極限氧指數(shù)達到27.4，UL-94垂直燃燒等級達到Ⅴ-0級(1.6 mm)，拉伸強度達到5.4

5、MPa，撕裂強度達到4.2 kN·m-1，耐折次數(shù)超過1000次。
　　(3)隨著阻燃劑McA添加量的增加，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)和UL-94垂直燃燒等級升高，拉伸強度先升后降，撕裂強度下降，耐折次數(shù)降低。添加35 gMcA（33.98 wt.％）時，阻燃石頭紙具有最好的綜合性能，其極限氧指數(shù)達到28.8，UL-94垂直燃燒等級達到Ⅴ-0級(0.8 mm)，拉伸強度達到7.2 MPa，撕裂強度達到2.9 kN·m-1，耐折次數(shù)超過

6、1000次。McA在阻燃石頭紙燃燒時會受熱分解產(chǎn)生氮氣，起到發(fā)泡和阻燃的作用。同時McA能夠促進阻燃石頭紙中的聚乙烯發(fā)生炭化，形成炭層，隔絕熱量和氧氣，發(fā)揮出優(yōu)良的阻燃效果。
　　(4)隨著分散劑十二烷基硫酸鈉添加量的增加，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)和UL-94燃燒等級都先升后降，拉伸強度下降，撕裂強度變化量較小。添加1 g十二烷基硫酸鈉（0.98 wt.％）時，阻燃石頭紙具有最好的綜合性能，添加35 g氫氧化鎂阻燃劑的石頭紙極限氧指

7、數(shù)達到27.4，UL-94垂直燃燒等級達到Ⅴ-0級(1.6 mm)，拉伸強度達到5.4 MPa，撕裂強度達到3.8kN·m-1，耐折次數(shù)超過1000次。隨著TPP添加量的增加，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)下降，UL-94垂直燃燒等級不變，拉伸強度下降，撕裂強度先升后降。TPP對提高阻燃石頭紙的耐折次數(shù)具有關鍵作用。添加6 g TPP(5.83wt.％）時，阻燃石頭紙具有最好的綜合性能，添加35 g氫氧化鎂阻燃劑的石頭紙極限氧指數(shù)達到27.2，

8、UL-94垂直燃燒等級達到Ⅴ-0級(1.6 mm)，拉伸強度達到5.7 MPa，撕裂強度達到3.4 kN·m-1，耐折次數(shù)超過1000次。隨著偶聯(lián)劑鈦酸酯添加量的增加，阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)先下降再上升再下降， UL-94垂直燃燒等級不變，拉伸強度下降，撕裂強度先升后降。添加2 g鈦酸酯（1.93 wt.％）時，阻燃石頭紙具有最好的綜合性能，添加35 g氫氧化鎂阻燃劑的石頭紙極限氧指數(shù)達到27.6，UL-94垂直燃燒等級達到Ⅴ-0級(1

9、.6 mm)，拉伸強度達到5.4 MPa，撕裂強度達到4.3 kN·m-1，耐折次數(shù)超過1000次。隨著阻燃協(xié)效劑分子篩添加量的增加，添加McA的阻燃石頭紙的極限氧指數(shù)先升后降， UL-94垂直燃燒等級不變，拉伸強度下降，撕裂強度先升后降。添加2 g分子篩（1.92 wt.％）時，添加McA的阻燃石頭紙具有最好的綜合性能，添加35 g McA阻燃劑的石頭紙極限氧指數(shù)達到28.8，UL-94垂直燃燒等級達到Ⅴ-0級(0.8 mm)，拉伸強