纳米LDH阻燃教材

1、Performance of halogen-free flame retardant EVA/MH/LDH composites with nano-LDHs and MH汇报人：刘建军 目录目录 Contents123背景介绍实验准备实验内容与结论背景介绍背景介绍 EVA（ 乙烯-醋酸乙烯共聚物）物理和化学性能出色，在电缆行业应用广泛。然而，EVA树脂特别容易燃烧且会释放大量烟雾，火灾隐患很大，可以通过添加无机阻燃剂如MH（氢氧化镁）进行改性赋予阻燃效果。 MH是一种传统添加型无毒、消烟、无卤阻燃剂，分解温度高，阻燃效果好。但是MH分散效果不好，阻燃效率比较低（须大量添加才有效，导致材料的

2、机械性能大幅下降）。背景介绍背景介绍 LDH，即层状双金属氢氧化物，是水滑石和类水滑石的统称，具有层状结构，作为绝缘层，LDH可以促进MH在EVA基体中的分散，此外由于其丰富的层间羟基，还可以促进焦炭残基的形成，增强阻燃效果背景介绍背景介绍 本实验目的是为了研究加入了LDH和MH的EVA树脂基体的阻燃性能和机械性能，同时也为了研究包含MgAl-LDH、 ZnAl-LDH、 MgFe-LDH三种物质的协同体系的性质。本实验思路是利用MH和经过有机改性的的LDH层作为阻燃体系，从EVA/MH/纳米LDHs组成的复合材料的形态结构、阻燃性能和机械性能等方面进行研究分析。实验准备实验准备 材料和仪器材

3、料和仪器：EVA（包含28%质量分数的VA）、MH、LDH、Mg(NO3)26H2O、Al(NO3)39H2O、Fe(NO3)39H2O、NaOH、SDS（十二烷基硫酸钠）、SEM、TEM、DMTA测试仪、氧指数仪、锥形量热仪准备工作准备工作：混合溶液（含有Mg(NO3)26H2O、Al(NO3)39H2O，其中Mg2+/Al3+的摩尔比是3：1）在N2保护下逐滴加入SDS溶液中直到PH值为10,悬浮液用去离子水洗涤并在70C真空条件下干燥24h，得到MgAl-LDH。同样可以用这种共沉淀的方法得到ZnAl-LDH和MgFe-LDH实验准备实验准备 制备的产物分别和EVA、MH等利用二辊轧机在

4、120C下熔融共混15分钟，混合均匀后，将混合物进行压膜，制成1mm和3mm厚的板材，3mm的板材切成合适的大小标本做防火测试用，1mm的板材切成哑铃形状标本做力学性能测试。试样进行如下分组:实验内容与结论实验内容与结论 1、形态特征研究： EM0、EM1、EM2、EM3的SEM图实验内容与结论实验内容与结论 EM0、EM1的TEM图实验内容与结论实验内容与结论 结论：LDH的加入提高了MH在聚合物基体材料中的分散均匀程度。原因：LDH中的SDS（十二烷基硫酸钠）含有疏水基团，可以促进MH在EVA基体中的均匀分布；在MH和EVA熔融共混的时候，LDH作为分散剂促进MH的均匀分布。实验内容与结论

5、实验内容与结论 2、动态力学热分析利用DMTA可以很精确的知道聚合物的玻璃化转变温度TgLDH对各组分样品Tg的影响如图所示：实验内容与结论实验内容与结论 结论：结论：可以看到EM1、EM2、EM3的Tg都低于EM0，表明LDH的加入提高了高分子链段的流动性，这可能是LDH中的SDS存在减少了MH微粒的团聚，更加均匀地分散在EVA基体中，均匀分散的MH微粒使得复合材料更加柔韧，Tg温度更低。实验内容与结论实验内容与结论 各组分储能模量曲线和温度的关系实验内容与结论实验内容与结论 结论：结论：由于高刚度的MH填充，EM0的储能模量比纯EVA的要大很多。而EM1、EM2、EM3的储能模量也比EM0

6、要低，这是因为LDH的存在使得MH更好的分散开来，MH良好的分散有助于降低体系刚度，这样一来，添加了 LDH的EM1、EM2、EM3样品的柔韧性比不含LDH的EM0更好。简言之，LDH的加入促进了MH微粒均匀分散实验内容与结论实验内容与结论 与EM0样品组分相比，可以看到代替MH的LDH一定程度增加了样品LOI指数，而其中EM1的LOI增加最多，这个结果与TEM和SEM分析的一致，进一步证明了LDH可以与MH起到协同阻燃的效果，因为LDH自身不仅可以起到壁垒阻燃的效果，而且它还能促进MH均匀的分散在EVA基体中，和EM0一对比，LOI自然就提高了。3、燃烧性能实验a、各组分极限氧指数LOI测定

7、实验内容与结论实验内容与结论 b、锥形量热仪点火时间，热释放速率峰值PHRR，质量损失率MLR的测定值如下，其中PHRR值越大，表明越容易燃烧实验内容与结论实验内容与结论 纯EVA的PHRR在1860 kW/m2，包含MH的EM0样品组分PHRR仅仅只有553 kW/m2，而EM1，EM2，EM3样品组分更是分别减少到228，403，281kW/m2，与EM0相比，EM1的PHRR减少了差不多60%，而添加了LDH的复合材料也表现出出色的阻燃性能。结果表明阻燃剂的均匀分散和MH与LDH的协同作用共同有效地提高了材料的阻燃性能实验内容与结论实验内容与结论 c、各组分燃烧残余物实验内容与结论实验内容与结论 结论：结论：纯EVA是完全燃烧干净，EM0燃烧完后有残碳薄层，随着复合材料中LDH的添加，燃烧后会有