环氧树脂复合材料性能.pdf

第 43卷 第 l0期 化 工 技 术 与 开 发 Vo1．43 No．10 2014年 10月 TechnologyDevelopmentofChemicalIndustry Oct．2014 正交实验法研究香蕉纤维 ／环氧树脂复合材料的性能 庞锦英，莫羡忠，刘钰馨，杨 芳 (广西师范学院化学与生命科学学院，广西 南宁 530001) 摘 要：采用正交试验方法分别探讨了阻燃纤维含量、阻燃剂含量、阻燃剂配比、纤维长度对复合材料燃烧 性能及力学性能的影响，采用极差分析方法对试验结果进行了分析 ，找出最佳的配方，然后与其它添加不同种 类的阻燃剂的复合材料进行性能比较。结果表明，当纤维长度5ram、阻燃纤维质量为总质量的10％、阻燃剂质量 为环氧树脂质量的40％、三聚氰胺焦磷酸盐 (MPP)和季戊四醇 (PER)配比为3：1N，复合材料的拉伸强度为 20．45MPa，氧指数为33．7，垂直燃烧达到UL94V—O级。燃烧性能和力学性能与环氧树脂相比较，有较为显著的提 高，综合性能最好。在纤维长度、阻燃纤维含量 、阻燃剂含量都相同的情况下，添加不同种类的阻燃剂 ，其中添 )EMPP和季戊四醇的复合材料性能最好。 关键词 ：香蕉纤维；环氧树脂 ；阻燃剂；燃烧性能；力学性能 中图分类号 ：TQ314．248 文献标识码 ：A 文章编号：1671．9905(2014110．0004．04 近年来 ，天然植物纤维作为增强材料的潜在优 燃和抑烟作用，并可有效阻止滴落现象，防止火焰的 势越来越引起人们的注意。它资源丰富，价格低廉， 传播和蔓延，并且季戊四醇和纤维都是 良好的成炭 密度比所有无机纤维都小 ，而模量和拉伸强度与无 剂。 机纤维相近。植物纤维复合材料加工时耗能少 ，对 本文采用MPP、PER按照不同的配比和不同的 加工设备的损耗小 ，有利于节约能源，而它最突出 含量加入到环氧树脂中，和水性阻燃液处理后的纤 的优点是具有生物降解性和可再生性 ，这是其他增 维制备成香蕉纤维 ／环氧树脂复合材料，找出最佳 强材料无法比拟的f1】。环氧树脂 (EP)在各种包装 配方后再与添加其他阻燃剂的复合材料比较力学性 材料、涂料、土木、建筑、胶粘剂、电子及航空等领域 能和燃烧性能。 中获得了广泛的应用，普通EP的氧指数仅为 19．8％ 1 实验部分 左右 ，属于易燃物质。因此提高材料的阻燃性能成 为迫切需要解决的问题。 1．1主要原料及仪器 目前，国内常见的阻燃剂大多是含 卤阻燃剂或 环氧树脂E一44和低分子量聚酰胺树脂 650(工 由聚磷酸盐、多元醇及含氮化合物等组成的混合阻 业品)，三聚氰胺焦磷酸盐 (MPP，AR)，季戊 四醇 燃剂。含卤阻燃剂具有发烟量大、毒性大的缺点，其 (PER，AR)，氢氧化镁(AR)，氢氧化铝(AR)，三聚 应用受一定限制 2[卅；而混合型阻燃剂用量多，热稳 氰胺磷酸盐(AR)，聚磷酸铵 (ARo 定性较差 ，水溶性好，耐老化性差，对基材有可能产 CZF一3型水平垂直燃烧测定仪，JF一3型氧指数 生腐蚀作用。新型三聚氰胺焦磷酸盐 自膨胀阻燃剂 测定仪，XWW型万能试验机。 无卤、低烟、低毒 5【】，与被处理的涂料能够很好地相 1．2 试样的制备 容，且对其性能影响很少；受热可分解放出水和三聚 1．2．1 香蕉纤维的阻燃处理 氰胺起阻燃作用，并可发生P—N协同阻燃效应，能 ：按 生成均匀致密的炭质层，具有 良好的隔热、隔氧、阻 比例取一定量原料(硫酸铵5．3o％、磷酸二氢铵20．21％、 基金项 目：广西教育厅科学基金项 目桂