EVA阻燃材料研究.pdf

1、本論文采用錐形量熱儀(CONE)和極限氧指數(shù)法(LOI)對(duì)新型的納米插層阻燃技術(shù)和傳統(tǒng)的阻燃劑在EVA中的阻燃性能進(jìn)行系統(tǒng)的比較研究，探討在電纜產(chǎn)品中比較實(shí)用的阻燃方法技術(shù)和其相應(yīng)的機(jī)理過(guò)程。 XRD分析表明：蒙脫土經(jīng)過(guò)有機(jī)銨鹽處理后，銨鹽能與鈉基蒙脫土層間的Na+發(fā)生陽(yáng)離子交換反應(yīng)，層間距擴(kuò)大形成有機(jī)蒙脫土(OMMT)；熔融插層過(guò)程中EVA能夠與OMMT插層復(fù)合形成納米復(fù)合材料，但是OMMT含量過(guò)高對(duì)復(fù)合材料的層狀結(jié)構(gòu)沒有多大

2、的影響。相反EVA不能直接與MMT插層復(fù)合形成納米復(fù)合材料。掃描電子顯微鏡觀察EVA/OMMT復(fù)合材料的燃燒炭層表面和斷面的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)，層狀硅酸鹽片層清晰可辨，蒙脫土的無(wú)機(jī)片層對(duì)聚合物大分子鏈起到隔熱隔質(zhì)的屏蔽作用，進(jìn)而起到阻燃作用。 采用CONE在50kW/m2熱輻射功率下測(cè)定EVA/MMT和EVA/OMMT樣品的燃燒參數(shù)。HRR測(cè)試結(jié)果表明相對(duì)于純EVA以及EVA/MMT，EVA/OMMT納米復(fù)合材料對(duì)降低材料的熱釋放速率

3、有明顯的作用，在5份添加量時(shí)可降低HRR約50﹪。EVA/OMMT復(fù)合材料出現(xiàn)雙峰是典型的固相阻燃作用機(jī)理的表現(xiàn)。隨著OMMT用量增大，阻燃作用提高緩慢，表明通過(guò)炭層阻燃，作用有一定的限度，而填加量達(dá)到一定程度，阻燃性不再繼續(xù)提高；有效燃燒熱曲線表明，EVA加入OMMT后，總的有效燃燒值均比純EVA低，表明插層復(fù)合材料本質(zhì)上使燃燒熱下降，反之加入MMT不能形成插層復(fù)合材料，有效燃燒熱變化不大；由燃燒過(guò)程中的質(zhì)量變化曲線可以看出，在燃燒前

4、期，純的EVA的質(zhì)量保持率要高于加入了MMT以及OMMT的試樣，這可能與OMMM及MMT中的有機(jī)銨和雜質(zhì)的揮發(fā)有關(guān)。隨著燃燒過(guò)程的延長(zhǎng)，添加了OMMT的樣品，其質(zhì)量保持率明顯高于EVA純樣以及添加了MMT的樣品。表明EVA/OMMT納米復(fù)合材料提高了材料的熱穩(wěn)定性，有利于EVA的阻燃；而EVA/MMT材料的質(zhì)量保持率最低，質(zhì)量損失最大，表明無(wú)插層結(jié)構(gòu)形成時(shí)，MMT不能起到熱穩(wěn)定性的作用。由EVA與OMMT及MMT形成的復(fù)合材料的生煙速率

5、結(jié)果表明，與EVA和EVA/MMT復(fù)合材料相比，EVA/OMMT復(fù)合材料的峰值煙釋放速率顯著降低，但的總生煙量有所增加，可能同延長(zhǎng)燃燒時(shí)間有關(guān)。 對(duì)不同OMMT含量時(shí)EVA/OMMT納米復(fù)合材料氧指數(shù)分析結(jié)果可以看出，添加OMMT對(duì)EVA/OMMT納米復(fù)合材料的氧指數(shù)提高，這可能是由于氧指數(shù)法的阻燃模式與插層阻燃機(jī)理不一致有關(guān)。 對(duì)EVA其他傳統(tǒng)阻燃體系的研究表明：Mg(OH)2和有機(jī)硅(SFR)并用體系的阻燃性較好，M

6、g(OH)2用量大時(shí)，阻燃效果較明顯。Mg(OH)2阻燃的EVA在燃燒過(guò)程中放熱量低，質(zhì)量損失少，生煙性小。硅樹脂SFR有利于進(jìn)一步降低EVA質(zhì)量損失，減少生煙，與Mg(OH)2并用有利于提高EVA阻燃特性。 對(duì)EVA鹵素阻燃體系研究表明：EVA中添加鹵素阻燃體系時(shí)，阻燃劑用量少，阻燃效果明顯。但生煙量大。與阻燃劑十溴二苯醚(DBDPO)相比，得克隆(DCRP)對(duì)降低EVA的HRR和EHC效果更明顯，提高了EVA的成炭量，降低了

7、質(zhì)量損失，也在一定程度上降低了燃燒生煙。DCRP阻燃EVA的綜合效果要好于DBDPO阻燃EVA效果。 對(duì)本研究中EVA阻燃體系力學(xué)性能研究表明，阻燃體系填充量的大小對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能影響很大。EVA層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料由于填料填充量低，材料的力學(xué)性能比較好。EVA鹵素阻燃體系力學(xué)性能次之，EVA中大量添加Mg(OH)2阻燃體系的力學(xué)性能最差。 研究結(jié)果表明：開發(fā)EVA層狀硅酸鹽復(fù)合阻燃材料在電纜方面的應(yīng)用具有實(shí)用價(jià)值