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异元素掺杂碳量子点制备及对木材阻燃性能的影响

张龙飞  汪腾  王雅梅  陈志林  朱平  
【摘要】:以防火板砂光粉废料为原料,经水热预抽提处理并掺杂三羟甲基氧化磷(THPO),合成了具有高效阻燃性能的磷氮异元素掺杂碳量子点(N,P@CDs)新型阻燃剂,并采用真空浸渍法对杉木进行阻燃处理,结合红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜和锥形量热等进行测试分析。结果表明:不同阻燃处理的木材氧指数均有所提高,其中N,P@CDs阻燃处理木材效果最显著,氧指数高达40.8%,较未阻燃处理的木材氧指数提高79.7%。锥形量热实验表明:第1个热释放速率峰值降低30.4%,且第2个热释放速率峰值出现时间延后25 s, 6和10 min的总热释放量显著降低31.7%和30.3%,N,P@CDs受热能催化木材表面脱水成炭,同时分解释放含氮小分子等不燃气体,使热解反应在较低温度发生,促使木材产生较多残炭。扫描电镜及能谱表明:N,P@CDs含有丰富的氮和磷元素,能够在木材中相对均匀分布且阻燃处理并不会改变木材天然的多孔结构。与其他常见阻燃处理会降低木材强度相比,N,P@CDs处理木材的力学强度提高12.8%,且阻燃剂具有一定的抗流失性。具有阻燃、力学增强及抗流失等优良性能的N,P@CDs成功制备,对于开发新型阻燃木质功能材料意义重大。

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