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聚乙烯(PE)及聚氨酯泡沫(PU)的产量大且应用范围广。然而,PE的长链在燃烧过程中几乎全部裂解成可燃性气体,无残余炭渣;PU在燃烧时释放对人体及环境有毒有害的物质,二者的易燃性带来的火灾风险已引起了各界广泛关注。以提高PE及PU的阻燃性能为目的,本文制备了可膨胀石墨(EG)、不同膨化温度下的膨胀石墨(EBG)、三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF)胶囊化EG(EG@MUF),并将其应用于线性低密度聚乙烯(LLDPE)及PU中。通过扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及热重分析(TGA)等表征了阻燃剂的形貌、化学结构及其热稳定性。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧等级、锥形量热实验(CCT)以及热重/微分热重(TG/DTG)、拉伸仪、导热系数仪等手段,考察了复合材料的综合性能。具体研究内容与结果如下。1.通过化学氧化插层与高温膨胀法,制备了EG及300℃、600℃、900℃三个温度下的膨胀产物EBG300、EBG600、EBG900。膨胀容积(EV)测试结果表明,随膨化温度升高,EBG膨胀形成的孔隙结构越加饱满,EV越大。EBG300、EBG600、EBG900的EV分别为30 mL/g、248 mL/g、405mL/g。并且,膨化温度越高,EBG的高温热稳定性越强。EG、EBG300、EBG600、EBG900仍然保留了石墨的层状结构,EBG中石墨晶体结构无序性逐渐增强。2.将EBG300、EBG600、EBG900、以及各EBG与APP的混合物添加于LLDPE中,考察了其对LLDPE复合材料的阻燃性能的影响。研究结果表明,改性剂的添加量为30wt%时,复合材料的高温热稳定性以及残炭量均有明显提高。复合材料的总热释放(THR)、热释放速率(HRR)、生烟速率(SPR)、CO、CO2曲线的峰值均有明显降低,有效耐火指数增大了49倍,火灾蔓延速度指数降低84%以上。复合材料的LOI值均达到29.8%以上。尤其是,对于EBG与APP协同体系,除70LLDPE/20EBG900/10APP有滴落现象无等级之外,其余协同体系的UL-94等级均达到了V-0级。LLDPE/30EBG900导热性能最好,较纯LLDPE提高近7倍。3.通过预聚合反应及原位聚合反应,以50目原料石墨氧化插层得到的EG为囊芯、MUF为囊壁,并控制EG与MUF的进料比分别为3/1、5/1、7/1、9/1,成功制备了EG@MUF3/1、EG@MUF5/1、EG@MUF7/1、EG@MUF9/1四种不同壳层厚度的EG@MUF胶囊颗粒。结果表明,MUF的包覆量随着初始进料比中MUF组分的下降而降低。EG与MUF的进料比越大,包覆的壳层厚度越小,EG的包封效果越差,在9/1时,已无法形成完整一体的壳层。当其进料比为5/1与7/1时,EG@MUF的EV达到最大,较EG的405 mL/g分别增长了21.7%、18.5%。4.当添加剂的总量控制为13 wt%时,EG及EG@MUF的添加使PU复合材料的热稳定性得到明显改善,阻燃剂的热稳定性很大程度上决定了复合材料的热稳定性。尽管EG及EG@MUF的加入也同时导致了复合材料的隔热性能与压缩强度的降低,但EG@MUF的影响明显低于未包覆的EG。PU/EG@MUF复合材料的导热性能、压缩强度与EG@MUF颗粒的壳层厚度密切相关。5.材料的阻燃性能测试表明,相比于EG,EG@MUF对PU显示出更好的阻燃性能。添加13 wt%的EG@MUF7/1颗粒可以使PU的LOI值从18.6%增加到28.9%,并且复合材料在UL-94等级中通过了V-0级。CCT结果表明,加入EG及不同壳层厚度EG@MUF后,复合材料的THR、HRR、SPR、CO、CO2曲线的峰值均大幅度降低。其中,87PU/13EG@MUF7/1、87PU/13EG@MUF5/1的阻燃效果最佳。相比于纯PU,其PHRR分别下降了65.64%、58.66%,SPR分别下降了75.42%、72.03%。