无卤阻燃EVA复合材料的研究

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乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的极易燃性严重制约了其在相关领域的应用。本论文以双酚A-双(二苯基磷酸酯)(BDP)、季戊四醇(PER)与钙铝水滑石(Ca Al-LDHs);酚醛树脂(PF)、密胺甲醛树脂包覆的聚磷酸铵(MFAPP)与氢氧化镁(MH);自制成炭母粒(TM)与聚磷酸铵(APP)等复配阻燃剂体系对EVA进行无卤阻燃,主要研究结果如下:1.以BDP为酸源,PER为碳源,Ca Al-LDHs为气源并增强固炭能力,配制成新型膨胀型阻燃体系(IFR),用于EVA的阻燃。垂直燃烧仪(UL-94)、极限氧指数仪(LOI)、热重分析仪(TGA)、锥型量热仪(CCT)、扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机等测试结果表明:添加适量的Ca Al-LDHs有固炭作用。当BDP/PER/Ca Al-LDHs的添加量为50 wt.%,且质量比为1/2/22时,复合材料LOI为27%,UL-94达到V-0级别;拉伸强度10.76 MPa,断裂伸长率96.58%;复合材料具有更低的热释放速率峰值(pk-HRR)、总热释放量(THR)、更长的点燃时间(TTI)和持续燃烧时间,形成的炭层结构更加致密完整。2.以PF为碳源,MFAPP为酸源,MH为气源并增强固炭能力,复配新型IFR体系,用于EVA的阻燃。UL-94、LOI、TGA、CCT、SEM、力学性能等测试结果表明:PF/MFAPP/MH体系的阻燃效果优于同比例的PF/APP/MH体系。当PF/MFAPP/MH的添加量为50 wt.%,且质量比为2/1/2时,复合材料LOI为26.5%,UL-94达到V-0级;拉伸强度为7.71 MPa,断裂伸长率为298.88%;最终残炭量为32.28%,比理论计算值高2.71%;pk-HRR和THR都有所降低,形成的炭层结构致密完整。3.将异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)与三聚氰胺(MEL)熔融共混,制备成炭母粒(TM),并与APP复配成新型IFR体系,用于EVA的阻燃。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、LOI、UL-94、TGA、SEM、拉伸性能和吸水率等测试研究了TGIC与MEL熔融共混的开环反应,以及EVA复合材料的阻燃、吸水率等性能。结果表明,当TGIC/MEL质量比为1/3时,氨基对环氧基团的开环反应较为充分。当TM/APP(1/3)总添加量为40 wt.%时,EVA复合材料LOI值为28.5%,UL-94达到V-0级别;由于体系中具有亲水能力的羟基数减少,使得EVA/TM/APP复合材料具有较低的吸水率和较高的力学性能。APP作为酸源兼气源加入后,复合材料燃烧后的炭层变得连续而致密,成炭量提高了14.54%,TM/APP阻燃剂体系使得EVA的阻燃性和热稳定性都得以改善。
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