糖渣滤泥变废为宝：生物基阻燃填料在不饱和聚酯复合材料中的绿色应用

【编辑推荐】本研究首次系统评估糖渣滤泥(FMSW)作为不饱和聚酯树脂(UPRs)填料的可行性，通过FTIR/XRD/SEM等表征证实其与矿物CaCO3具有相当的结晶度与热稳定性。50%填充量时，FMSW复合材料展现24%极限氧指数和337.1 kW/m2的热释放率峰值，兼具力学增强与阻燃特性，为农业废弃物高值化利用提供新思路。

　　

Highlight

本研究开创性地将制糖工业副产物——甜菜糖渣滤泥(FMSW)开发为环境友好型阻燃填料，用于不饱和聚酯树脂(UPRs)复合材料。通过与传统矿物CaCO₃的对比实验（填充量5-50%），揭示了这种"变废为宝"的生物填料在聚合物领域的独特价值。

材料与方法

实验采用的FMSW来自埃及尼罗河糖厂甜菜精炼流程，UPRs选用工业级邻苯二甲酸型树脂(TP220)。通过钴萘酸盐(6%)催化固化，制备了系列复合材料样本。

XRD与TGA分析

如图1所示，X射线衍射谱显示FMSW与矿物CaCO₃具有高度相似的菱面体方解石晶体结构。热重分析证实两种填料在UPRs基体中均能提升热稳定性，50%填充量时分解温度达387°C。

力学性能突破

50%FMSW填充的复合材料拉伸/弯曲强度分别达14.7/13.6 MPa，虽略低于矿物填料(18.6/19.8 MPa)，但硬度测试显示10-20%填充时即可使表面硬度提升至67.4（巴氏硬度）。

阻燃性能亮点

极限氧指数测试中，50%FMSW复合材料表现出24%的优异阻燃性，显著优于矿物填料(22%)。锥形量热测试更显示其热释放率峰值(337.1 kW/m²)比对照组降低12.5%，燃烧过程更温和。

结论

这项研究证实FMSW不仅是矿物填料的可持续替代品，更赋予复合材料阻燃新功能。每吨糖渣的再利用可减少约20美元/km的运输处置成本，实现"环境效益-材料性能-经济效益"三重提升。