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线性低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)与硬质聚氨酯泡沫(RPUF)在日常生活中不可或缺,但是它们极低的极限氧指数(LOI)与极高的热释放、烟释放极易对日常生产生活造成危害。所以提高LLDPE、EVA、RPUF的阻燃性十分重要。膨胀型阻燃剂由于环保、阻燃性高、抑烟等优点而被广泛的应用于高分子材料阻燃。本文分别将20 wt%的聚磷酸铵(APP:酸源、气源)、季戊四醇(PER:碳源)、可膨胀石墨(EG:酸源、气源、碳源)以单组分、双组分形式添加,制备了三种不同C/H、C/O、C/N含量的阻燃改性LLDPE、EVA与RPUF复合材料。通过实验对比考察了PER、APP、EG以及一定质量比的APP与PER的混合物、APP与EG的混合物对LLDPE、EVA与RPUF的燃烧性能、残炭形貌与组成、热稳定性以及物理机械性能的影响;分析了阻燃机理;针对APP/EG组合对三种高聚物的高效阻燃,进一步从元素组成角度探讨了阻燃剂中n(N):n(C):n(P)比例,以及高聚物阻燃体系中的n(N):n(C):n(P)。研究内容与结果摘要如下:1.分别制备了80LLDPE/20PER、80EVA/20PER、80RPUF/20PER三种复合材料。由于PER的化学组成、形状与尺寸等原因,其添加使三种复合材料的燃烧性能、机械性能、防水性均表现出劣化趋势。2.分别制备了80LLDPE/20APP、80EVA/20APP、80RPUF/20APP三种复合材料。APP的气相与凝固相阻燃机制使得改性复合材料的阻燃性能均得到了提升。在80RPUF/20APP复合材料中同时含有N、P元素,其UL-94可以达到V-0级,其总热释放量与峰值热释放量的降低也最为明显。APP对LLDPE、EVA未表现出抑烟作用,而其酸源作用使三种材料的残炭量增大。80LLDPE/20APP、80EVA/20APP的燃烧残炭中出现了P-O-C结构;而APP与RPUF的化学协效成炭作用最明显,表现为残炭中P-O-C、P-N-C结构的形成。由于发泡过程中APP具有成核作用,提高了80RPUF/20APP压缩强度与压缩模量。3.分别制备了80LLDPE/20EG、80EVA/20EG、80RPUF/20EG三种复合材料。EG同时具备酸源、气源、碳源功能,并且表现出良好的高温热稳定性。因此,与PER、APP相比,EG对LLDPE、EVA、RPUF表现出更优异的阻燃性能与抑烟性能。三种复合材料对比,EG对RPUF的阻燃效果提升最明显;对LLDPE的热稳定性增强最明显。但是添加EG恶化了LLDPE、EVA、RPUF的力学性能。4.添加20 wt%的APP与PER混合物,实验确定其在改性LLDPE、EVA、RPUF中的适宜组成分别为80LLDPE/15APP/5PER、80EVA/15APP/5PER、80RPUF/16APP/4PER。由于APP与PER可以反应生成酯,促进协效成炭,其阻燃效果优于单一添加APP、PER体系。对于阻燃LLDPE、EVA与RPUF,复合材料燃烧后残炭中的PO43-含量与其阻燃性能相关。APP/PER对RPUF的阻燃性能最好。5.添加20 wt%的APP与EG混合物,实验确定其在改性LLDPE、EVA、RPUF中的适宜组成分别为80LLDPE/7APP/13EG、80EVA/7APP/13EG、80RPUF/5APP/15EG。APP与EG之间表现出明显的协同阻燃作用与成炭作用。RPUF的多孔结构为EG的膨胀提供了空间,并且APP分解产生的酸对RPUF的化学成炭作用以及对膨胀石墨粘连作用,使APP与EG的协同成炭作用在RPUF中体现的最为明显。6.APP/EG组合对LLDPE、EVA、RPUF表现出最高阻燃性能。这三种阻燃改性复合材料分别为:80LLDPE/7APP/13EG、80EVA/7APP/13EG、80RPUF/5APP/15EG。其所添加阻燃剂中的n(N):n(C):n(P)分别为:2.3:1.8:1.4、2.3:1.8:1.4、1.7:2.1:1。80LLDPE/7APP/13EG、80EVA/7APP/13EG、80RPUF/5APP/15EG中n(N):n(C):n(P)为2.3:54.1:1.4、2.3:7.1:1.4、9.3:7.2:1。