MMT@LDH/改性花椒籽油的制备及其对皮革阻燃抑烟性能的影响

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加脂剂能够赋予皮革柔软度,但会增加皮革的易燃性,且燃烧过程中产生有毒烟气,会对人身安全和环境构成威胁,各国针对飞机、汽车坐垫用革均制定了阻燃标准,因此阻燃皮革的研究意义重大。水滑石(LDH)具有抑烟性,蒙脱土(MMT)具有阻燃性,本研究首先通过水热法将LDH负载在MMT表面,制备了水滑石修饰蒙脱土(MMT@LDH),促进两者分散的同时,实现LDH和MMT的协同阻燃抑烟;再采用含有磷源、碳源的植酸钠(SP)以及含有过渡金属元素的氢氧化镍(Ni(OH)2)分别对MMT@LDH改性可通过催化炭化作用进一步提升皮革阻燃性。最后将改性MMT@LDH分别引入到改性花椒籽油(MZBMSO)中制备复合加脂剂,应用于皮革加脂工艺,对加脂皮革的热稳定性、阻燃性、隔热抑烟性能等进行考察。(1)MMT@LDH的SEM和FT-IR结果表明:MMT@LDH呈花状,LDH与MMT间存在氢键作用。水滑石修饰蒙脱土/改性花椒籽油(MMT@LDH/MZBMSO)的 XRD 和 TEM 结果表明:MMT@LDH 在MZBMSO中均匀分散且仍呈花状。考察了 MMT与硝酸铝的质量比、尿素与金属盐摩尔比、MMT@LDH用量对加脂皮革阻燃抑烟性能的影响,结果表明:当MMT与硝酸铝的质量比为1.2:1,尿素与金属盐摩尔比为3.6:1,MMT@LDH用量为12%时,MMT@LDH/MZBMSO加脂皮革的阻燃抑烟性能最佳;与MZBMSO相比,MMT@LDH/MZBMSO加脂皮革的有焰燃烧时间由88 s降至45 s,损毁长度由70 mm减少至15 mm,极限氧指数(LOI)由23.5%提升至28.0%,峰值热释放速率(pHRR)、热释放总量(THR)、峰值产烟速率(pSPR)分别降低了 19.0%、39.2%、45.0%。(2)植酸钠改性水滑石修饰蒙脱土(SP-MMT@LDH)的SEM和UV-Vis结果表明:SP-MMT@LDH呈花状;当SP用量为25%时,SP对MMT@LDH改性程度达到最大。植酸钠改性水滑石修饰蒙脱土/改性花椒籽油(SP-MMT@LDH/MZBMSO)的 XRD 和 TEM 结果表明:花状 SP-M MT@LDH在MZBMSO中分散良好。应用结果表明:与MZBMSO相比,SP-MMT@LDH/MZBMSO加脂皮革的有焰燃烧时间由88 s降低至29 s,损毁长度由70 mm减少至9 mm,LOI由23.5%提升至29.5%;pHRR、THR、pSPR 分别降低了 50.5%、62.4%、75.0%。(3)Ni(OH)2 改性水滑石修饰蒙脱土(MMT@LDH@Ni(OH)2)的 TEM结果表明:Ni(OH)2尺寸约为10-15 nm,成功负载在MMT@LDH表面。氢氧化镍改性水滑石修饰蒙脱土/改性花椒籽油(MMT@LDH@Ni(OH)2/MZBMSO)的XRD和TEM结果表明:花状MMT@LDH@Ni(OH)2在MZBMSO 中分散良好。应用结果表明:与MZBMSO相比,MMT@LDH@Ni(OH)2/MZBMSO加脂皮革有焰燃烧时间由88 s降低至37 s,损毁长度由70 mm减少至12 mm,LOI由23.5%提升至28.9%;pHRR、THR、pSPR分别降低了 32.0%、53.8%、53.1%。(4)通过垂直燃烧、氧指数、锥形量热等对比了 MZBMSO、MMT@LDH/MZBMSO、SP-MMT@LDH/MZBMSO、MMT@LDH@NNi(OH)2/MZBMSO加脂皮革的阻燃隔热抑烟性能,结果表明,SP-MMT@LDH/MZBMSO加脂皮革的阻燃隔热抑烟性能最优,其可燃和有毒气体释放量最少。
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