碳納米粒子與膨脹型阻燃劑對TPU的協(xié)同阻燃分析

??????? 大部分高分子材料有著可燃特性，且在燃燒環(huán)節(jié)中易出現(xiàn)黑煙。一般情況下，傳統(tǒng)阻燃劑的加入易對聚合物的生產(chǎn)加工與機(jī)械性能出現(xiàn)很大負(fù)載，阻燃效率不高且抑煙特性差。碳基材料因?yàn)榈统杀荆Y源優(yōu)勢，質(zhì)地輕，高韌性，高模量等特性，近些年備受關(guān)注，少部分碳基材料如碳納米管（CNT），石墨烯，碳納米纖維（CNF）等常被用以阻燃聚合物復(fù)合材料的工業(yè)化生產(chǎn)中。

科研人員將CNT/CNF和IFR（APP和MNP）復(fù)配加入用以熱塑性彈性體TPU材料，分析其在TPU材料中的阻燃、抑煙協(xié)同功能。研究人員將C-TPU，APP，MNP，CNT和CNF真空干燥后，應(yīng)用雙螺桿擠出機(jī)將以上材料按一定的占比熔融共混，生產(chǎn)加工制取各種配比的C-TPU復(fù)合材料。然后選用紅外-熱重分析對復(fù)合材料的耐熱性開展評估，并選用錐形量熱測驗(yàn)、LOI測驗(yàn)、UL94測驗(yàn)等對碳納米粒子和膨脹型阻燃劑的引進(jìn)對材料的燃燒特性和抑煙特性的提高開展評估。

TG-FTIR測驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，與僅有IFR的復(fù)合材料對比，含CNT/CNF/IFR的復(fù)合材料在高溫下展現(xiàn)出更好的耐熱性,殘?zhí)苛孔罡呖商岣?4％。TG-IR數(shù)據(jù)顯示，該阻燃體系可以根據(jù)抑制分解產(chǎn)物的揮發(fā)減少煙霧顆粒釋放，進(jìn)而出現(xiàn)抑煙功效。Smokedensitytest（煙密度測驗(yàn)）數(shù)據(jù)顯示CNT/CNF/IFR與阻燃劑C-TPU的結(jié)合很大地改進(jìn)了煙霧釋放。C-TPU-3的光通量在沒有火焰和有火焰情況下分別提高64％和93％。除此之外CONE測驗(yàn)展現(xiàn)CNT/CNF/IFR的復(fù)配應(yīng)用使復(fù)合材料的pHRR和THR顯著減少，C-TPU-3的pHRR值降低超出80％，煙氣釋放量減少50％；LOI結(jié)果提高顯著，抗滴落功效得到改進(jìn)。且將它們復(fù)配應(yīng)用時(shí)同樣加入量標(biāo)準(zhǔn)下，UL-94V測驗(yàn)實(shí)現(xiàn)V-0級別。以上測驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示了該碳基阻燃體系較好的潛在性應(yīng)用價(jià)值。

之后，根據(jù)炭層掃描分析等，研究人員該體系可能具有的機(jī)理開展分析：CNT/CNF/IFR的引進(jìn)可在分解早期階段催化促使聚合物成炭，且在后期形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)炭層，進(jìn)而促使燃燒特性的提高和滴落特性的改進(jìn)。除此之外，根據(jù)抑制分解產(chǎn)物的揮發(fā)功能有效的提高了抑煙效果。

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