Improvement on fire retardancy of w

Improvement on fire retardancy of woodflour/polypropylene
composites using variousfire retardants
Yoshihiko Arao
a,
*, Sakae Nakamura
b
, Yuta Tomita
b
, Kyouhei Takakuwa
c
,
Toshikazu Umemura
c
, Tatsuya Tanaka
a
a
Doshisha University, Department of Mechanical and Systems Engineering, 1-3 Tataramiyakodani, Kyotanabe, Kyoto, Japan
b
Graduate School of Doshisha University, 1-3 Tataramiyakodani, Kyotanabe, Kyoto, Japan
c
Ryoko Chemical Co., Ltd., 4-12-20 Honmachi Nihonbashi, Chuouku, Tokyo, Japan
article info
Article history:
Received 11 July 2013
Received in revised form
25 November 2013
Accepted 17 December 2013
Available online xxx
Keywords:
Wood-plastic composite
Fire retardant
Flammability
Heat release rate
abstract
The addition of woodflour improves the mechanical properties of thermoplastics, but also increases the
burning rate of neat plastics profoundly. To modify theflammability of wood-plastic composites (WPCs),
various additive-typefire retardants such as ammonium polyphosphate (APP), melamine polyphosphate
(MPP), and aluminum hydroxide were added to improve thefire performance of WPCs. Both UL94flame
tests and cone calorimetry were used to evaluate thefire performance of WPCs, and the results proved
that the addition of 10 wt% APP lead to enhanced self-extinguishing properties. On the other hand,
polypropylene with 30 wt% of APP did not achieve self-extinguish properties. The effective parameters in
the cone calorimetry test to give self-extinguishing properties were discussed by comparing the results
of the burning tests. It was presumed that the most important parameters for self-extinguishing of WPCs
was an average heat release rate at initial stage of burning. The effect offire retardants on the mechanical
properties of WPCs was also investigated. The tensile strength and modulus of the composites decreased
with the addition offire retardants.

2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.
1. Introduction
Wood-plastic composites (WPC) combine the best properties of
the neat components and thereby exhibit outstanding performance. Woodflour is a readily available and relatively inexpensive
filler that can lower resin costs, improve stiffness, and act as an
environmentally friendly alternative to petroleum-based plastics
[1e6]. Moreover, WPCs have the advantage of good dimensional
stability (i.e., lower water uptake and better durability against fungi
and insects compared with wood) during their lifetime[1,2]. WPCs
are thus used in construction engineering such as decking for
terrace and balconies. However, there are two specific drawbacks
with using WPCs: (1) adhesion between woodflour and thermoplastics, especially for nonpolar resin such as polypropylene (PP), is
not enough to improve the mechanical properties of WPCs[3e5].
(2) The high flammability of WPCs, limits their applicability in
variousfields. Thefirst drawback can be overcome by the addition
of maleic anhydride grafted polypropylene (MAPP). Burning
behavior of WPCs for decking boards in end-use condition are well
studied by Seefeldt et al. [6]. They reported that increasing the
woodfiller content reduced the intensity of burning. Presence of
water inside the WPC and addition of talc had a positive effect on
burning behavior. To investigate thefire behavior of WPCs, cone
calorimeter test has been widely applied. Peak heat release rate
(PHRR), total heat release (THR), and time to ignition (IT) are
important parameters to describe flammability of material.
To reduce theflammability of WPCs more,fire retardants can be
added during the compounding process [7e20]. Halogenated
compounds based on chlorine or bromine have been found to act as
effectiveflame retardants; however, they produce toxic gases upon
combustion, which creates handling and disposal problems. Stark
et al. evaluated various non-halogenatedfire retardant for use in
wood four/polyethylene composites based on a cone calorimeter
test [7]. They examined decabromodiphenyl oxide, magnesium
hydroxide, zinc borate, melamine phosphate (MP), and ammonium
polyphosphate (APP) asfire retardant of WPCs, and found that
magnesium hydroxide and APP improved thefire performance of
WPCs the most while a bromine-basedfire retardant and zinc
borate improvedfire performance the least. Sain et al. and Suppakarn et al. applied magnesium hydroxide and zinc borate to
improve natural fiber/PP composites[8,9]. Good point of using
hydroxide metal as flame retardant is that it enhances flame
* Corresponding author. Tel.:þ81 774 65 6832.
E-mail address:[e-mail](Y. Arao).
Contents lists available atScienceDirect
Polymer Degradation and Stability
journal homepage: www.elsevier.com/locate/polydegstab
0141-3910/$esee front matter
2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.
http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2013.12.022
Polymer Degradation and Stability xxx (2014) 1e7
Please cite this article in press as: Arao Y, et al., Improvement onfire retardancy of woodflour/polypropylene composites usi

Kết quả (Việt) 1:

Cải tiến trên lửa retardancy của woodflour/polypropylenevật liệu tổng hợp bằng cách sử dụng chất làm chậm variousfireYoshihiko Araoa,*, Sakae Nakamurab, Yuta Tomitab, Kyouhei Takakuwac,Toshikazu Umemurac, Tatsuya TanakamộtmộtĐại học Doshisha, vùng cơ khí và hệ thống kỹ thuật, 1-3 Tataramiyakodani, Kyotanabe, Kyoto, Nhật bảnbTrường đại học Doshisha University, 1-3 Tataramiyakodani, Kyotanabe, Kyoto, Nhật bảncCông ty TNHH Ryoko hóa 4-12-20 Honmachi Nihonbashi, Chuouku, Tokyo, Nhật bảnthông tin bài viếtBài viết lịch sử:Đã nhận được ngày 11 tháng 7 năm 2013Nhận được trong các hình thức sửa đổi25 tháng 11 năm 2013Được chấp nhận ngày 17 tháng 12 năm 2013Có sẵn trực tuyến xxxTừ khoá:Gỗ-nhựa compositeCháyCháyNhiệt phát hành tỷ lệtóm tắtViệc bổ sung các woodflour cải thiện các tính chất cơ học của nhựa, nhưng cũng làm tăng sựđốt cháy các tỷ lệ nhựa gọn gàng sâu sắc. Để sửa đổi theflammability vật liệu composite nhựa gỗ (WPC),chất làm chậm typefire phụ gia khác nhau như amoni polyphosphate (APP), melamine polyphosphate(MPP), và hydroxit nhôm đã được thêm vào để cải thiện hiệu suất thefire WPC. UL94flame cảxét nghiệm và nón calorimetry được sử dụng để đánh giá hiệu suất thefire WPC, và kết quả đã chứng minhrằng việc bổ sung 10 wt % ứng dụng dẫn đến tăng cường tính tự dập. Mặt khácpolypropylene với 30 wt % của ứng dụng đã không đạt được tính tự dập tắt. Các tham số có hiệu quả trongthử nghiệm calorimetry nón để cung cấp cho tài sản tự dập đã được thảo luận bằng cách so sánh các kết quảburning nghiệm. Nó được coi là các thông số quan trọng nhất cho tự dập của WPClà một tỷ lệ phát hành trung bình nhiệt ở các giai đoạn ban đầu của đốt. Chất làm chậm offire có hiệu lực trên cơ khítính chất của WPC cũng được điều tra. Độ bền kéo và mô đun của các vật liệu composite giảmvới chất làm chậm offire bổ sung.2013 Elsevier Ltd. Tất cả các quyền.1. giới thiệuVật liệu composite nhựa gỗ (WPC) kết hợp các thuộc tính tốt nhất củaCác thành phần gọn gàng và do đó thể hiện xuất sắc nhất. Woodflour là dễ dàng có sẵn và tương đối rẻ tiềnchất độn có thể thấp hơn chi phí nhựa, cải thiện độ cứng, và hành động như mộtthân thiện với môi trường thay thế cho dầu dựa trên nhựa[1e6]. hơn nữa, WPC có lợi thế tốt chiềuổn định (tức là hấp thụ nước thấp và độ bền tốt hơn chống lại nấmvà côn trùng so với gỗ) trong suốt cuộc đời của họ [1,2]. WPCdo đó được sử dụng trong xây dựng như sàn choSân thượng và ban công. Tuy nhiên, có những mặt hạn chế cụ thể haivới việc sử dụng WPC: (1) độ bám dính giữa woodflour và nhựa nhiệt, đặc biệt là cho các loại nhựa không phân cực như polypropylene (PP), làkhông đủ để cải thiện các tính chất cơ học của WPC [3e5].(2) sự cháy cao của WPC, giới hạn của họ áp dụng trongvariousfields. Thefirst hạn chế có thể được khắc phục bằng cách bổ sungmaleic anhydrit ghép polypropylene (MAPP). Đốt cháyhành vi của WPC cho sàn gỗ ván trong tình trạng chừng là tốtnghiên cứu do Seefeldt và ctv [6]. Họ báo cáo rằng việc tăng cácwoodfiller nội dung giảm cường độ của đốt. Sự hiện diện củanước bên trong việc xử lý WPC và bổ sung các tan đã có một tác động tích cực trênhành vi đốt. Để điều tra hành vi thefire của WPC, nónkiểm tra calorimeter đã được áp dụng rộng rãi. Đỉnh cao nhiệt phát hành tỷ lệ(PHRR), tất cả nhiệt phát hành (THR), và thời gian để đánh lửa (CNTT)Các thông số quan trọng để mô tả cháy của vật liệu.Để giảm bớt theflammability WPC hơn, chất làm chậm cháy có thểbổ sung trong quá trình kép [7e20]. Halogenatedhợp chất dựa trên clo, brôm đã được tìm thấy để hoạt động nhưchất làm chậm effectiveflame; Tuy nhiên, họ sản xuất các loại khí độc hại khiđốt cháy, tạo nên xử lý và xử lý các vấn đề. Ngay đơet al. đánh giá khác nhau retardant halogenatedfire để sử dụng tronggỗ bốn / nhựa composit dựa trên calorimeter nónkiểm tra [7]. Họ kiểm tra decabromodiphenyl oxit, magiêhydroxit, kẽm borat, melamine phosphate (MP) và amonipolyphosphate (APP) retardant asfire WPC, và thấy rằngMagie hydroxit và các ứng dụng cải thiện hiệu suất thefireWPC nhất trong khi một retardant brom-basedfire và kẽmborat improvedfire hiệu suất ít nhất. Sain et al. và Suppakarn et al. áp dụng Magie hydroxit và kẽm borat đểcải thiện các vật liệu composite sợi tự nhiên/PP [8,9]. Ưu điểm của việc sử dụnghydroxit metal như cháy là nó tăng cường ngọn lửa* Tác giả tương ứng. Tel.:þ81 774 65 6832.E-mail address:[e-mail](Y. Arao).Nội dung danh sách có sẵn atScienceDirectSuy thoái polymer và ổn địnhtạp chí trang chủ: www.elsevier.com/locate/polydegstab0141-3910 / $esee trước vấn đề 2013 Elsevier Ltd. Tất cả các quyền.http://DX.Doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2013.12.022Suy thoái polymer và ổn định 1e7 xxx (2014)Xin vui lòng trích dẫn bài viết này trên báo chí là: Arao Y, et al., cải tiến onfire retardancy của woodflour/polypropylene composites usi

Kết quả (Việt) 2:

Cải thiện về Retardancy lửa của woodflour / polypropylene
composit sử dụng chất chống variousfire
Yoshihiko Arao
một,
*, Sakae Nakamura
b
, Yuta Tomita
b
, Kyouhei Takakuwa
c
,
Toshikazu Umemura
c
, Tatsuya Tanaka
một
một
trường Đại học Doshisha, Khoa Cơ khí và Kỹ thuật hệ thống, 1- 3 Tataramiyakodani, Kyōtanabe, Kyoto, Nhật Bản
b
Trường Đại học Đại học Doshisha, 1-3 Tataramiyakodani, Kyōtanabe, Kyoto, Nhật Bản
c
Ryoko Chemical Co, Ltd, 4-12-20 Honmachi Nihonbashi, Chuouku, Tokyo, Nhật Bản
bài viết thông tin
Điều lịch sử:
nhận ngày 11 tháng bảy năm 2013
nhận bằng hình thức sửa đổi
25 tháng 11 năm 2013
được chấp nhận ngày 17 Tháng Mười Hai 2013
sẵn xxx trực tuyến
Từ khóa:
gỗ nhựa composite
chống cháy
cháy
nhiệt tốc độ giải phóng
trừu tượng
việc bổ sung woodflour cải thiện các tính chất cơ học của nhựa nhiệt, nhưng cũng làm tăng
tỷ lệ đốt nhựa gọn gàng một cách sâu sắc. Để sửa đổi theflammability của vật liệu composite gỗ nhựa (WPCS),
nhiều chất chống phụ gia typefire như ammonium polyphosphate (APP), melamine polyphosphate
(MPP), và nhôm hydroxide để cải thiện hiệu suất của thefire WPCS. Cả hai UL94flame
kiểm tra và nón nhiệt lượng được sử dụng để đánh giá hiệu suất của thefire WPCS, và kết quả đã chứng minh
rằng việc bổ sung 10% trọng lượng APP dẫn đến tính tự dập lửa nâng cao. Mặt khác,
polypropylene với 30% trọng lượng của APP đã không đạt được tính tự dập tắt. Các thông số hiệu quả trong
các thử nghiệm hình nón nhiệt lượng để cung cấp cho các thuộc tính tự dập lửa đã được thảo luận bằng cách so sánh các kết quả
của các cuộc thử nghiệm đốt. Nó được coi như là các thông số quan trọng nhất để tự chữa của WPCS
là một tốc độ giải phóng nhiệt trung bình ở giai đoạn ban đầu của đốt. Các chất làm chậm hiệu ứng offire trên cơ
tính của WPCS cũng bị điều tra. Độ bền kéo và mô đun của các hợp giảm
với việc bổ sung các chất chống offire.
? 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.
1. Giới thiệu
composite gỗ nhựa (WPC) kết hợp các đặc tính tốt nhất của
các thành phần gọn gàng và qua đó thể hiện hiệu suất vượt trội. Woodflour là sẵn có và tương đối rẻ tiền
phụ có thể giảm chi phí nhựa, cải thiện độ cứng, và hoạt động như một
thay thế thân thiện với môi trường cho chất dẻo làm từ dầu mỏ
[1e6]. Hơn nữa, WPCS có lợi thế về chiều tốt
ổn định (tức là, sự hấp thu nước thấp hơn và độ bền tốt hơn so với nấm
và côn trùng so với gỗ) trong suốt cuộc đời của họ [1,2]. WPCS
do đó được sử dụng trong kỹ thuật xây dựng như decking cho
sân thượng và ban công. Tuy nhiên, có hai nhược điểm cụ thể
với việc sử dụng WPCS: (1) kết dính giữa woodflour và nhựa nhiệt dẻo, đặc biệt là cho các loại nhựa không cực như polypropylene (PP), là
không đủ để cải thiện các tính chất cơ học của WPCS [3e5].
(2) Các cao tính dễ cháy của WPCS, làm hạn chế khả năng ứng dụng của họ trong
variousfields. Thefirst nhược điểm có thể được khắc phục bằng việc bổ sung
các maleic anhydride polypropylene ghép (MAPP). Đốt
hành vi của WPCS cho tấm ván trong tình trạng sử dụng cuối cùng cũng được
nghiên cứu bởi Seefeldt et al. [6]. Họ báo cáo rằng việc tăng
nội dung woodfiller giảm cường độ cháy. Sự hiện diện của
nước bên trong WPC và bổ sung các talc có tác động tích cực đến
hành vi đốt. Để điều tra hành vi của thefire WPCS, nón
kiểm tra nhiệt lượng đã được áp dụng rộng rãi. Tỷ lệ cao điểm phát hành nhiệt
(PHRR), tổng số phát hành nhiệt (THR), và thời gian để đánh lửa (CNTT) là
thông số quan trọng để mô tả tính dễ cháy của vật liệu.
Để giảm theflammability của WPCS hơn, chất chống cháy có thể được
thêm vào trong quá trình kép [7e20] . Halogen hóa
các hợp chất dựa trên clo hoặc brom đã được tìm thấy để hoạt động như
chất chống effectiveflame; Tuy nhiên, họ sản xuất ra các loại khí độc hại khi
đốt, mà tạo ra các vấn đề xử lý và thải bỏ. Stark
et al. đánh giá khác nhau khả năng kháng cháy không halogenatedfire để sử dụng trong
gỗ bốn composit / polyethylene dựa trên một hình nón nhiệt lượng
kiểm tra [7]. Họ kiểm tra oxit Decabromodiphenyl, magnesium
hydroxide, kẽm borat, melamine phosphate (MP), và ammonium
polyphosphate (APP) chất chống asfire của WPCS, và thấy rằng
magiê hydroxide và APP cải thiện thefire hiệu suất của
WPCS nhất còn một khả năng kháng cháy brom-basedfire và kẽm
hiệu suất improvedfire borat ít nhất. Sain et al. và Suppakarn et al. ứng dụng magnesium hydroxide và kẽm borat để
cải thiện chất xơ tự nhiên / PP composite [8,9]. Tốt điểm của việc sử dụng
kim loại hydroxit như chất chống cháy là nó tăng cường ngọn lửa
* Tương ứng với tác giả. Tel.:þ81 774 65 6832.
Địa chỉ E-mail: [e-mail] (. Y Arao).
Nội dung danh sách có sẵn atScienceDirect
suy thoái Polymer và tính ổn định
trang chủ tạp chí: www.elsevier.com/locate/polydegstab
0141-3910 / ? $ esee vấn đề trước 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.
http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2013.12.022
Polymer xuống cấp và ổn định xxx (2014) 1e7
Vui lòng trích dẫn bài viết này trong báo chí như: Arao Y, et al., Cải Thiện onfire Retardancy của woodflour / polypropylene composite USI