一種提高PVA熱穩(wěn)定性和阻燃性能的方案

??????? 近些年，將阻燃元素與石墨烯協(xié)同阻燃在新型阻燃劑的研發(fā)等方面?zhèn)涫荜P(guān)注，對(duì)比于共價(jià)改性，非共價(jià)鍵改性簡(jiǎn)易便捷，且?guī)缀蹩梢员Ａ羰┑墓逃匈|(zhì)量。研究人員利用一鍋法順利制取含磷-氮化合物的非共價(jià)官能化氧化石墨烯（FGO）。將聚乙烯亞胺和FGO交替沉積在聚乙烯醇（PVA）膜的表面上，利用靜電協(xié)同作用驅(qū)動(dòng)逐層組裝，授予被涂覆的PVA膜優(yōu)良的的阻燃性能能。多層FGO基涂層形成的包封PVA基質(zhì)具備優(yōu)良的防護(hù)性屏蔽層，可有效的避免燃燒過(guò)程中熱量和質(zhì)量的傳送。與純PVA對(duì)比，經(jīng)自組裝涂覆改性的PVA的起始分解溫度可達(dá)260℃，總熱釋放減少近60％。表明了該法在提高聚合物阻燃方面的優(yōu)良發(fā)展前途。

研究人員最先選用XX法制取非共價(jià)功能化FGO，再將所需數(shù)量的雙層（FGO/PEI）沉積在PVA基底上制取PVA多層包復(fù)膜。選用XRD等對(duì)PVA膜進(jìn)行表征，表明樣品的順利制取。并選用TGA，MCC，垂直燃燒測(cè)試對(duì)材料的熱性能、燃燒性能進(jìn)行研究。TGA測(cè)試表明，F(xiàn)GO的簡(jiǎn)易填加引進(jìn)會(huì)使PVA的起始分解溫度減少，而將FGO利用多層組裝包復(fù)方法可讓PVA包復(fù)材料的起始分解溫度提高至260℃左右。除此之外，無(wú)論什么填加方法可以使PVA的殘?zhí)苛康玫教岣?，但包?fù)方法殘?zhí)苛刻岣吒@著。

MCC測(cè)試表明，起始放熱溫度由純PVA的226℃升高至涂層PVA（SA-30）的318℃。除此之外，涂層PVA的THR大幅度降低，SA-30的THR值為8.9Kj·g-1，比純PVA低67％。阻燃性能的提高，其機(jī)理可能因?yàn)镕GO在PVA表面造成屏障效應(yīng)，可以緩解傳熱并避免火焰向基體材料傳送。

利用直接空氣中乙醇火焰垂直燃燒對(duì)純PVA，PVA/FGO復(fù)合材料和經(jīng)LBL組裝的FGO涂覆PVA膜材料進(jìn)行阻燃性能測(cè)試。每過(guò)3s進(jìn)行燃燒視頻影像捕獲。數(shù)據(jù)顯示：純PVA片一瞬間點(diǎn)燃，9s的時(shí)間里不斷燃燒，且燃燒后幾乎沒有殘留物；PVA/FGO復(fù)合材料也經(jīng)迅速燃燒，表明均衡分布的FGO在凝聚相中無(wú)法充分體現(xiàn)阻攔功能；經(jīng)LBL-組裝的FGO包復(fù)PVA材料具備燃燒惰性，反復(fù)暴露于高溫火焰環(huán)境中9秒后仍能維持較小的收縮率。在最后，研究人員對(duì)材料的阻燃機(jī)理進(jìn)行研究：主要是反映在凝聚相，F(xiàn)GO包復(fù)層可在PVA表面上類似防護(hù)罩的功能，有效的避免了傳熱和傳質(zhì)的進(jìn)行。

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