论文部分内容阅读
由于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）具有良好的机械和物理性能，常作为绝缘材料应用于电线电缆行业。但是EVA的易燃性和燃烧时释放有毒气体，使其在使用上受到了限制，因此提高EVA材料的阻燃效果显得尤为重要。可膨胀石墨和水滑石都是具有层状结构的阻燃剂，与传统的卤系阻燃剂相比，层状结构的阻燃剂是一种无机、无卤、高效，同时具有抑烟效果的环保型阻燃剂。针对这两种阻燃剂的特殊层状结构，本文将具有阻燃作用的硅酸盐作为插层剂引入水滑石与可膨胀石墨层间，使之形成一种复合型阻燃剂，分别考察了这两种复合型阻燃剂对EVA的阻燃性能。本文主要完成了以下三部分工作：1、以KMnO4为氧化剂，H2SO4为插层剂，Na2SiO3·9H2O为辅助插层剂，采用分步插层法制备了硅酸盐插层可膨胀石墨复合型阻燃剂（EG），此EG起始膨胀温度为202℃，最大膨胀容积可达517ml/g。Na2SiO3的辅助插层显著地提高了EG的膨胀容积，并对其起始膨胀温度有调节作用。通过SEM，XRD，EDS和FTIR测试证实H2SO4与Na2SiO3已插入石墨层间。EG等阻燃剂对EVA阻燃氧指数及垂直燃烧实验表明：EG对EVA的阻燃效果明显优于单一硫酸插层普通可膨胀石墨；同时也优于普通可膨胀石墨与Na2SiO3·9H2O直接机械混合后的阻燃效果；而将EG与APP按照不同的比例混合阻燃EVA，其阻燃效果均优于单独添加EG或APP，其中70EVA/10APP/20EG的氧指数可以达到30.7%，且添加EG的体系UL-94测试全部达到V-0级。热分析（TG-DTG-DTA）测试结果表明：添加EG与APP可导致阻燃EVA体系的后期热稳定性增加；SEM证实EVA中同时添加EG与APP可增加燃烧后残炭层的均匀度和致密度。但是阻燃剂的加入使EVA材料的力学性能有较明显下降。2、分别以Mg(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O与Na2SiO3为原料，采用共沉淀水热法合成了Mg-Al-CO3和Mg-Al-SiO3类水滑石。分别考察了产品对EVA的阻燃性能。燃烧实验表明两种水滑石对EVA都具有阻燃作用，添加质量分数为30%的阻燃剂的70EVA/30Mg-Al-CO3与70EVA/30Mg-Al-SiO3氧指数分别达到了27.0%和25.8%。TG和DTG测试表明：阻燃剂的加入使得EVA的热稳定性降低，加速了EVA的分解，但是其可以在基材表面提前形成稳定炭层，最终增加了体系的残炭量，并且延缓了燃烧的过程。EVA/Mg-Al-CO3阻燃体系的阻燃机理主要为气相阻燃，而EVA/Mg-Al-SiO3体系为凝聚相阻燃。3、分别考察了EG及Mg-Al-CO3对EVA的阻燃性以及协同阻燃性能。实验结果表明：添加等量的EG较LDH对EVA表现出较高的阻燃性，且LDH阻燃EVA体系燃烧过程存在明显熔滴现象。但是，只要阻燃体系中添加EG均可使EVA的垂直燃烧等级达到V-0级。EG与LDH在EVA阻燃中不存在协同效应。对比本实验中制备的EG与Mg-Al-CO3水滑石对EVA的阻燃效果，通过氧指数和垂直燃烧等测试可知，EG协同APP对EVA的阻燃效果最佳，70EVA/20LDH/10EG的氧指数达到29.7%，且添加EG的体系UL-94测试全部达到V-0级。