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全硫化橡膠粒子/聚合物/納米氫氧化鎂三元復合材料的性能關系與微觀結構


為了測驗納米氫氧化鎂NMH)的分散性及其復合材料的形態結構對無鹵阻燃復合材料性能的影響,選用新型制備聚合物/NMH無鹵阻燃復合材料的方式,生成多種具有不同圍觀結構的聚合物/NMH無鹵阻燃復合材料。其中,包括全分離型、包藏型等結構。

同時,系統性研究性能和相態結構的關系。利用新型的制備方法,將經過輻照硫化后的橡膠膠乳和納米氫氧化鎂進行均勻混合,通過噴霧干燥生成復合阻燃劑。其次,將制得的CFR和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或尼龍6(PA6)熔融共混得到PA6CFREVACFR等三元復合材料。利用透射電鏡(TEM)PA6CFREVACFR三元復合材料進行觀察,發現新型的制備方法更利于NMH的分散。錐形量熱儀實驗(CCT)的結果表明:相較于傳統方法(直接共混法)制備的PA6UFRPNMHEVA/超細全硫化橡膠粒子(UFRP)NMH三元復合材料,EVACFRPA6CFR三元復合材料在點燃初期的熱釋放速率更低,且點燃時間得到明顯的延長,其它的燃燒數據也明顯優于PA6UFRPNMHEVAUFRPNMH,進而驗證阻燃劑在復合材料中分散得越好就越有利于阻燃效率的提高。

EVA/丁腈-復合阻燃劑(NB-CFR)三元復合材料中,NMH和全硫化丁腈橡膠粒子(NB-UFRP)產生阻燃協效性。錐形量熱儀實驗表明:在NMH含量相同的情況下,引入NB-UFRP可以讓EVANB-CFR三元復合材料獲得比EVANMH二元復合材料更低的熱釋放速率和更長的點燃時間。通過紅外分析(FT-IR)和熱失重分析(TGA)復合材料發現:EVANB-UFRP之間存在某種相互作用,可以提高EVA復合材料的熱穩定性,進而提高EVANB-CFR三元復合材料的阻燃性能;其次,NB-UFRP的存在有助于在基體中納米氫氧化鎂的分散,這正是和納米氫氧化鎂產生阻燃協效性的另一個原因。

通過研究EVA/羧基丁腈(CNB)-CFREVANB-CFR兩種三元復合材料的燃燒行為與微觀結構的關系發現:CNB-UFRPNB-UFRP導致兩種三元復合材料形成不同的微觀結構:EVACNB-CFR形成部分包藏結構,而EVANB-CFR則形成全分離結構。不同的微觀結構會使三元復合材料具有不同的阻燃性能,具有包藏結構的EVACNB-CFR復合材料的熱釋放速率更低,而具有全分離結構的EVANB-CFR復合材料具有更好的耐點燃性。對EVA/有機硅(Si)-CFR三元復合材料的研究表明:加入Si-UFRP除了可以有效改善復合材料的力學性能之外,NMHSi-UFRP還可以對EVA產生協同阻燃的作用。換言之,和EVANMHEVASi-UFRP二元復合材料相比,EVASi-CFR三元復合材料的阻燃性要更好。



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