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全硫化橡胶粒子/聚合物/纳米氢氧化镁三元复合材料的性能关系与微观结构


为了测验纳米氢氧化镁NMH)的分散性及其复合材料的形态结构对无卤阻燃复合材料性能的影响,选用新型制备聚合物/NMH无卤阻燃复合材料的方式,生成多种具有不同围观结构的聚合物/NMH无卤阻燃复合材料。其中,包括全分离型、包藏型等结构。

同时,系统性研究性能和相态结构的关系。利用新型的制备方法,将经过辐照硫化后的橡胶胶乳和纳米氢氧化镁进行均匀混合,通过喷雾干燥生成复合阻燃剂。其次,将制得的CFR和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或尼龙6(PA6)熔融共混得到PA6CFREVACFR等三元复合材料。利用透射电镜(TEM)PA6CFREVACFR三元复合材料进行观察,发现新型的制备方法更利于NMH的分散。锥形量热仪实验(CCT)的结果表明:相较于传统方法(直接共混法)制备的PA6UFRPNMHEVA/超细全硫化橡胶粒子(UFRP)NMH三元复合材料,EVACFRPA6CFR三元复合材料在点燃初期的热释放速率更低,且点燃时间得到明显的延长,其它的燃烧数据也明显优于PA6UFRPNMHEVAUFRPNMH,进而验证阻燃剂在复合材料中分散得越好就越有利于阻燃效率的提高。

EVA/丁腈-复合阻燃剂(NB-CFR)三元复合材料中,NMH和全硫化丁腈橡胶粒子(NB-UFRP)产生阻燃协效性。锥形量热仪实验表明:在NMH含量相同的情况下,引入NB-UFRP可以让EVANB-CFR三元复合材料获得比EVANMH二元复合材料更低的热释放速率和更长的点燃时间。通过红外分析(FT-IR)和热失重分析(TGA)复合材料发现:EVANB-UFRP之间存在某种相互作用,可以提高EVA复合材料的热稳定性,进而提高EVANB-CFR三元复合材料的阻燃性能;其次,NB-UFRP的存在有助于在基体中纳米氢氧化镁的分散,这正是和纳米氢氧化镁产生阻燃协效性的另一个原因。

通过研究EVA/羧基丁腈(CNB)-CFREVANB-CFR两种三元复合材料的燃烧行为与微观结构的关系发现:CNB-UFRPNB-UFRP导致两种三元复合材料形成不同的微观结构:EVACNB-CFR形成部分包藏结构,而EVANB-CFR则形成全分离结构。不同的微观结构会使三元复合材料具有不同的阻燃性能,具有包藏结构的EVACNB-CFR复合材料的热释放速率更低,而具有全分离结构的EVANB-CFR复合材料具有更好的耐点燃性。对EVA/有机硅(Si)-CFR三元复合材料的研究表明:加入Si-UFRP除了可以有效改善复合材料的力学性能之外,NMHSi-UFRP还可以对EVA产生协同阻燃的作用。换言之,和EVANMHEVASi-UFRP二元复合材料相比,EVASi-CFR三元复合材料的阻燃性要更好。



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