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近年来,可膨胀石墨(EG)和多层石墨烯(MLG)等类石墨片状碳材料作为新型环保阻燃剂备受人们关注,然而上述片状碳材料存在制备过程不环保、在聚合物基体中分散性差等问题。本文围绕着可膨胀石墨的绿色制备、多层石墨烯的表面修饰,以及在乙烯-乙酸乙烯酯共聚物弹性体(EVM)中的阻燃应用开展研究,具体研究工作如下: 本文选用双氧水为温和氧化剂,通过两步氧化插层技术,并运用正交实验法对反应温度和时间,浓硫酸和双氧水用量等因素进行优化,制备出高膨胀体积(282mL·g-1)、低硫含量(1.85wt.%),且含磷元素的可膨胀石墨(EG-2)。为改善EG-2与EVM基体的相容性,运用原位聚合法制各了聚乙酸乙烯酯接枝改性的可膨胀石墨(EG-g-PVAc)。采用熔融共混法制备了EVM基复合材料,当EG-g-PVAc填料含量为20wt.%时,EVM/EG-g-PVAc的氧指数达到28.7%。与未改性的EG-2相比,EG-g-PVAc在显著提高EVM材料的阻燃性能的同时,能有效抑制燃烧过程中的飞灰现象,并在一定程度上缓解材料机械强度的下降趋势。 运用多巴胺的自聚合粘附行为在多层石墨烯(MLG)表面实现仿生包覆,制得了聚多巴胺修饰的多层石墨烯(MLG-PDA)。由于聚多巴胺表面的羟基和亚氨基与EVM的羰基存在氢键作用,明显改善了MLG在EVM中的相容性和分散性。当添加5wt.%的MLG-PDA能够使EVM/MLG-PDA的拉伸强度提高至17.8MPa。将MLG-PDA与膨胀型阻燃剂(IFR)组成复合阻燃剂,制得EVM阻燃复合材料,可克服只采用IFR对材料力学性能带来破坏的缺陷。当EVM∶IFR∶MLG-PDA质量比为70∶27∶3时,MLG-PDA能够均匀分散在EVM基体中,复合材料拉伸强度达12.3MPa,氧指数为28.5,且垂直燃烧达到Ⅴ-0等级。锥形量热仪测试结果表明,MLG-PDA与IFR之间存在协同阻燃效应,促进材料表面形成更加致密而连续的多孔膨胀残炭层。因此,基于环保和成本考虑,IFR/MLG-PDA复配体系是一种理想的聚合物阻燃添加剂。