酸化高岭土的制备及其对膨胀阻燃乙烯--醋酸乙烯共聚物性能的影响
乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)是一种优良的弹性体材料，广泛应用于电线电缆和功能棚膜等领域。但是，EVA极易燃烧且在燃烧过程中伴随着大量的熔滴和烟雾，对人员、财产等造成重大危害。因此，对EVA进行阻燃和抑烟等研究十分有必要。近年来，尽管膨胀型阻燃体系(IFR)被广泛应用于EVA阻燃，但其添加量较大，与基体相容性差等问题限制了其进一步发展。因此利用无机纳米粒子协效阻燃EVA/IFR体系具有重要研究意义。 本文通过对高岭土(Kaol)进行表面接枝或在预先酸化的Kaol表面进行负载，将其与IFR通过熔融共混的方式加入到EVA中，获得阻燃型EVA复合材料，并对其阻燃机理进行了深入探究。主要研究成果如下: (1)通过接枝反应，将生物基有机酸植酸(PA)引入到Kaol表面得到PA-g-Kaol，使其与IFR协效阻燃EVA。结果表明:当2wt％的PA-g-Kaol加入EVA/18IFR复合材料时，其极限氧指数(LOI)相对于EVA/20IFR提高了23.7％，熔滴数量极大降低，最大热释放速率(pHRR)降低34.6％。同时，PA-g-Kaol能促进EVA/IFR体系催化成炭，提高该体系的热稳定性能和残炭率。 (2)通过对使用硫酸酸化的高岭土(AKaol)进行二氧化钛(TiO2)表面负载和Zn离子掺杂以制备Zn/TiO2@AKaol，来改善EVA/IFR复合材料的阻燃和抑烟性能。结果表明:1wt％的Zn/TiO2@AKaol和24wt％IFR能够提高复合材料的阻燃性能，同时可显著降低复合材料的烟释放量，分别表现在锥形量热测试(CCT)中总烟气释放量从EVA/IFR复合材料的18.4m2降低至13.5m2，建材烟密度测试中最大烟密度从63.91％降低至33.39％。机理分析表明，Zn/TiO2@AKaol不仅使体系提前产生P·，而且在凝聚相中促进交联结构的形成，从而实现EVA基材的阻燃和抑烟。 (3)通过氧化石墨烯(GO)和TiO2表面负载的方法，制得“类三明治”结构的GO@TiO2@AKaol。结果表明:EVA/23IFR/2GO@TiO2@AKaol的复合材料的LOI值达到31.4％，且UL-94达到Ⅴ-0等级，能够完全抑制熔滴。机理表明，GO和TiO2的引入，可加速和增强EVA复合材料在凝聚相中形成更加致密且稳定的炭层结构，以阻隔热量和可燃性气体的传递。
乙烯-醋酸乙烯共聚物;酸化高岭土;阻燃性能;阻燃机理;预先酸化
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
孙军;唐武飞
2021
中文
TQ316
2021-09-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）