生物炭/塑料復(fù)合材料是以高度富集的炭骨架和疏松多孔結(jié)構(gòu)的生物炭為增強(qiáng)相，以塑料為基體制得的新型復(fù)合材料，憑借生物炭儲(chǔ)量高、可再生的特點(diǎn)，以生物炭增強(qiáng)改性的復(fù)合材料成為最具發(fā)展?jié)摿Φ男虏牧现弧?/span>
聚氯乙烯(PVC)作為一類通用熱塑性塑料，廣泛應(yīng)用于建筑材料、工業(yè)制品和日用品等領(lǐng)域。但由于需要添加大量助劑而使其阻燃和熱穩(wěn)定性降低，其通常在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量黑煙和腐蝕性氣體而極具危險(xiǎn)性。因此，國內(nèi)外學(xué)者們對其阻燃抑煙開展了大量的理論和應(yīng)用研究，但任何單一阻燃抑煙劑都存在自身缺陷，通常需要協(xié)效復(fù)配才能達(dá)到良好的阻燃抑煙效果，從而增加了工藝難度與制備成本。有研究采用炭黑( CB)改性PVC，以得到導(dǎo)電性能優(yōu)化、物理力學(xué)性能優(yōu)良的PVC 基復(fù)合材料。但往往CB負(fù)載量越大，與聚合物基體的相容性越低力學(xué)性能越差，限制了其廣泛應(yīng)用。
竹炭(BC) 作為一種新興的功能性生物質(zhì)炭，具有吸附遠(yuǎn)紅外效應(yīng)和電磁屏蔽等特性。通過添加多孔、高比表面積的竹炭有利于與聚合物基體產(chǎn)生機(jī)械互鎖和吸附作用，可以有效促進(jìn)填料界面與聚合 物基體之間的鍵合而增強(qiáng)力學(xué)性能。研究表明，BC 在聚合物中添加量達(dá)到質(zhì)量分?jǐn)?shù) 70%時(shí)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和楊氏模量仍能獲得360%和520%的增加并且將BC 與其他阻燃劑復(fù)配構(gòu)成協(xié)效阻燃體系用于阻燃聚合物，可達(dá)到預(yù)期的阻燃效果，克服塑木復(fù)合材料(WPC)由塑料和木粉制備得到而具有的易燃屬性。而利用BC 協(xié)同殼聚糖(CS) 改性WPC，在提高WPC力學(xué)強(qiáng)度的同時(shí)，也能夠有效改善其熱穩(wěn)定性。但關(guān)于BC /PVC 復(fù)合板材制備、熱穩(wěn)定性和燃燒性能等方面的研究鮮見報(bào)道。
浙江農(nóng)林大學(xué)工程學(xué)院的科研人員以BC和PVC通過熱塑復(fù)合制備BC /PVC復(fù)合板材，采用熱重分析儀和熱重-紅外聯(lián)用儀測試分析其熱穩(wěn)定性，用錐形量熱儀測試分析其燃燒特性，同時(shí)測試紅外輻射率和吸水厚度膨脹率等性能，為BC/PVC復(fù)合板材在建筑和裝修行業(yè)的廣泛應(yīng)用提供理論參考。其結(jié)論為：
BC / PVC 含水率、靜曲強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、吸水厚度膨脹率符合 GB /T 24137—2009 和DB44 T349—2006 對塑木復(fù)合材料的性能要求，顯示出優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性，有望成為一種新型室內(nèi)外裝飾材料。
BC / PVC的熱失重明顯減少并略有延后，BC / PVC 的殘余質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá) 45.05%，約為純PVC的 5.3 倍，BC顯著增強(qiáng)了BC /PVC的高溫環(huán)境下的熱穩(wěn)定性。
BC 顯著增強(qiáng)了復(fù)合材料的阻燃防煙性能，有效減少燃燒過程HCl 生成，降低煙氣毒性;“有效炭層”使燃燒過程中的熱量釋放降低38.05%、煙氣釋放量僅為PVC 的1 /3，600 s時(shí)的ＲM為 PVC的近11 倍，提升材料在火災(zāi)時(shí)的安全性。
4) BC / PVC 在8～14 μm 波段的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率均值達(dá)0.938，具高遠(yuǎn)紅外輻射率，在保健功能材料領(lǐng)域?qū)⒂幸欢☉?yīng)用價(jià)值。
