復(fù)合型層狀結(jié)構(gòu)EG與LDH的制備及其阻燃性能研究.pdf

1、由于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)具有良好的機(jī)械和物理性能,常作為絕緣材料應(yīng)用于電線電纜行業(yè)。但是EVA的易燃性和燃燒時(shí)釋放有毒氣體,使其在使用上受到了限制,因此提高EVA材料的阻燃效果顯得尤為重要。
　　可膨脹石墨和水滑石都是具有層狀結(jié)構(gòu)的阻燃劑,與傳統(tǒng)的鹵系阻燃劑相比,層狀結(jié)構(gòu)的阻燃劑是一種無(wú)機(jī)、無(wú)鹵、高效,同時(shí)具有抑煙效果的環(huán)保型阻燃劑。針對(duì)這兩種阻燃劑的特殊層狀結(jié)構(gòu),本文將具有阻燃作用的硅酸鹽作為插層劑引入水滑石與可膨脹

2、石墨層間,使之形成一種復(fù)合型阻燃劑,分別考察了這兩種復(fù)合型阻燃劑對(duì)EVA的阻燃性能。
　　本文主要完成了以下三部分工作:
　　1、以KMnO4為氧化劑,H2SO4為插層劑,Na2SiO3·9H2O為輔助插層劑,采用分步插層法制備了硅酸鹽插層可膨脹石墨復(fù)合型阻燃劑(EG),此EG起始膨脹溫度為202℃,最大膨脹容積可達(dá)517ml/g。Na2SiO3的輔助插層顯著地提高了EG的膨脹容積,并對(duì)其起始膨脹溫度有調(diào)節(jié)作用。通過SEM,

3、XRD,EDS和FTIR測(cè)試證實(shí)H2SO4與Na2SiO3已插入石墨層間。EG等阻燃劑對(duì)EVA阻燃氧指數(shù)及垂直燃燒實(shí)驗(yàn)表明:EG對(duì)EVA的阻燃效果明顯優(yōu)于單一硫酸插層普通可膨脹石墨;同時(shí)也優(yōu)于普通可膨脹石墨與Na2SiO3·9H2O直接機(jī)械混合后的阻燃效果;而將EG與APP按照不同的比例混合阻燃EVA,其阻燃效果均優(yōu)于單獨(dú)添加EG或APP,其中70EVA/10APP/20EG的氧指數(shù)可以達(dá)到30.7％,且添加EG的體系UL-94測(cè)試全部

4、達(dá)到V-0級(jí)。熱分析(TG-DTG-DTA)測(cè)試結(jié)果表明:添加EG與APP可導(dǎo)致阻燃EVA體系的后期熱穩(wěn)定性增加;SEM證實(shí)EVA中同時(shí)添加EG與APP可增加燃燒后殘?zhí)繉拥木鶆蚨群椭旅芏?。但是阻燃劑的加入使EVA材料的力學(xué)性能有較明顯下降。
　　2、分別以Mg(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O與Na2SiO3為原料,采用共沉淀水熱法合成了Mg-Al-CO3和Mg-Al-SiO3類水滑石。分別考察了產(chǎn)品對(duì)EVA的阻燃

5、性能。燃燒實(shí)驗(yàn)表明兩種水滑石對(duì)EVA都具有阻燃作用,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的阻燃劑的70EVA/30 Mg-Al-CO3與70EVA/30 Mg-Al-SiO3氧指數(shù)分別達(dá)到了27.0%和25.8%。TG和DTG測(cè)試表明:阻燃劑的加入使得EVA的熱穩(wěn)定性降低,加速了EVA的分解,但是其可以在基材表面提前形成穩(wěn)定炭層,最終增加了體系的殘?zhí)苛?并且延緩了燃燒的過程。EVA/Mg-Al-CO3阻燃體系的阻燃機(jī)理主要為氣相阻燃,而EVA/Mg-A

6、l-SiO3體系為凝聚相阻燃。
　　3、分別考察了EG及Mg-Al-CO3對(duì)EVA的阻燃性以及協(xié)同阻燃性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:添加等量的EG較LDH對(duì)EVA表現(xiàn)出較高的阻燃性,且LDH阻燃EVA體系燃燒過程存在明顯熔滴現(xiàn)象。但是,只要阻燃體系中添加EG均可使EVA的垂直燃燒等級(jí)達(dá)到V-0級(jí)。EG與LDH在EVA阻燃中不存在協(xié)同效應(yīng)。
　　對(duì)比本實(shí)驗(yàn)中制備的EG與Mg-Al-CO3水滑石對(duì)EVA的阻燃效果,通過氧指數(shù)和垂直燃燒等測(cè)