硼酸鋅還原氧化石墨烯雜化材料的合成及其在PVC中的阻燃作用.pdf

1、聚氯乙烯（PVC）是世界上產(chǎn)量最大的塑料產(chǎn)品之一，通常需要加入增塑劑提高其可塑性，導(dǎo)致其極限氧指數(shù)（LOI）降低，有時甚至低至21％以下。且PVC的熱穩(wěn)定性差，燃燒時降解釋放出 HCl、CO和苯等低分子化合物，這使得 PVC在火災(zāi)中燃燒時產(chǎn)生大量的黑煙和腐蝕性氣體。目前，應(yīng)用于 PVC的阻燃劑一般都是無機阻燃劑，主要包括金屬氫氧化物、銻系、硼系、炭基材料等。因此，本文主要合成了硼酸鋅（4ZnO·B2O3·H2O）/還原氧化石墨烯雜化材料

2、（ZB/RGO），并與氫氧化鎂（MH）協(xié)同使用到PVC中，通過 LOI、微型量熱分析（MCC）、錐形量熱測試（CCT）研究樣品的阻燃、抑煙性能；使用離子液體（IL）修飾ZB/RGO的雜化材料，采用相同的方式著重討論了其對PVC復(fù)合材料力學(xué)性能和抗靜電性能的影響。具體內(nèi)容如下：
　　第一部分利用水熱法合成了ZB/RGO雜化材料，采用X射線衍射（XRD）、紅外（FTIR）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、熱重分析（

3、TG-DTG）對產(chǎn)品進行表征，并用滴定分析測定雜化材料中各組分的含量，結(jié)果表明：通過水熱法合成了目標(biāo)產(chǎn)物ZB/RGO，其中ZB為均勻分布的無規(guī)則4ZnO·B2O3·H2O納米棒，寬度為150~250 nm，厚度為50~120 nm，且通過滴定分析測得雜化材料中 RGO的含量為7.31%。
　　第二部分通過LOI測試ZB和MH協(xié)同使用在PVC中阻燃消煙性能，得到此體系阻燃PVC的最佳配方為2份ZB和13份MH。將同樣份數(shù)的ZB/RG

4、O雜化材料替代最佳配方中的ZB，通過 MCC、CCT研究相應(yīng)的樣品阻燃、抑煙性能，通過 TG-DTG研究PVC樣品和PVC阻燃樣品的熱降解過程，并對樣品的殘?zhí)窟M行了SEM和EDS分析，探討了雜化材料的阻燃抑煙機理。發(fā)現(xiàn)PVC/2ZB/13MH的LOI最高，達到32.0%，并具有一定的阻燃抑煙協(xié)同效果。而PVC/2ZB/RGO/13MH的LOI為29.4%，相比純PVC升高了4.9%，且抑煙效果最佳，其中PHRR為225 kW·m-2，T

5、TI為21 s，TSP為26.19 m2·kg-1。同時還研究了阻燃劑的加入對 PVC力學(xué)性能和抗靜電性能的影響，相比軟質(zhì)PVC，添加15份的ZB（252%）和15份的MH（210%）斷裂伸長率分別下降143%和185%。然而， PVC/2ZB/13MH斷裂伸長率在所有阻燃樣品中最大（306%）， PVC/2ZB/RGO/13MH斷裂伸長率有所減?。?58%），但是仍比15份的ZB和15份的MH大；而在抗靜電性能方面，阻燃劑的加入對 P

6、VC樣品影響微弱，表面電阻率、體積電阻率均為1014~1015Ω，可以用作電線電纜。
　　第三部分使用不同質(zhì)量比的[BMIM]PF6離子液體對ZB/RGO雜化材料進行修飾，采用與第二部分相同的方式應(yīng)用于PVC中，研究復(fù)合材料LOI的變化，并著重討論離子液體對復(fù)合材料力學(xué)性能和抗靜電性能的影響。結(jié)果表明：隨著離子液體修飾量的增多，LOI逐漸減小，斷裂伸長率先增大后減小，表面電阻率、體積電阻率逐漸減小，但減小趨勢逐漸減弱。當(dāng)離子液體∶

7、ZB/RGO的質(zhì)量比為1∶1時，復(fù)合材料的LOI為28.5%，斷裂伸長率為374%，略低于純PVC（395%），表面電阻率、體積電阻率分別為3.3×1011Ω和45.7×1011Ω·m，能滿足PVC材料的一般抗靜電要求。同時在阻燃方面，雖然LOI略有降低，但是在CCT測試結(jié)果中，PVC/2IL-2ZB/RGO/13MH復(fù)合材料的熱釋放和生煙量明顯降低，相比PVC/2ZB/RGO/13MH，THR和TSP分別下降了17.44%和33.43