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石墨和氢氧化铝有什么火花产生?复合制备成阻燃材料

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发表时间:2017-11-15 14:04来源:商洛之窗

  近几年,研究人员发现,添加传统阻燃剂的材料总是存在诸多缺陷,含卤元素的阻燃剂对人体和环境有危害,磷氮阻燃剂比较常用,但一些新型的磷氮阻燃剂制备过程比较复杂,离工业生产还有一定距离。在这样的背景下,环境友好,来源广泛,制备方便的无机阻燃剂的研究被提上日程。


  目前,研究较多的无机阻燃剂有石墨类、纳米碳管、层状硅酸盐类、金属氢氧化物类等。在过去的几十年中,由于石墨烯/聚合物复合材料优异的物化性质,不管是在学术界还是在工业应用方面,都引起了广泛兴趣。这种复合材料不仅具有优异的热稳定性,还具有良好的导电性、柔性和力学性能等。将纳米复合材料与高分子物质结合最大的问题是相容性问题。


  因此,目前大部分纳米复合材料的研究倾向于无机和有机材料的结合物。Zhao等研究发现,将碳纤维通过原位聚合方式加入PU材料中,不仅可以提高材料的热稳定性,还可在一定程度上提高材料的力学性能。Huang等将改性后的多壁碳纳米管通过原位聚合的方法接枝在PU大分子上,研究发现,改性后的碳纳米管可加强PU大分子链间的相互作用,提高其力学性能及热稳定性。


纳米复合材料


  Gao等通过共价键改性多壁碳纳米管,得到表面带有羧基的碳纳米管,研究发现,赋予多壁碳纳米管表面羧基后,其更易于在PU分子体系中均匀分散,所得到的复合材料杨氏模量提高、热稳定性能等更加优异。这是因为经过改性后多壁碳纳米管与PU材料的相容性提高。


  Kim等对多壁碳纳米管进行胺基化改性,然后采用Layerby-Layer的方法将胺基碳纳米管与PU材料进行复合,通过这种方法制备出的复合材料与原材料相比,耐热阻燃性能提高了35%左右。Madkour等采用溶液浇铸技术将多壁碳纳米管与PU材料复合,制备出耐热的弹性纳米复合材料,这种材料的热稳定性和力学性能与原材料相比均有较大提高。扫描电子显微镜(Scanningelectronmicroscope,SEM)研究发现,在碳纳米管添加量较小时,其在PU分子体系中均匀分散,此时材料弹性模量增大,当添加量较大时,其在PU分子体系中形成胶束,此时材料弹性模量有所降低。


  Jin等将石墨、氢氧化铝与硬质PU泡沫材料复合制备成一种对环境友好型的阻燃材料,测试发现,这种材料的阻燃性能与改性前相比有很大提高。在此体系中,石墨和氢氧化铝具有协同阻燃效应。因为氢氧化铝可促使石墨表面形成“绒毛”状颗粒,而这些颗粒使材料在热分解时所形成的残渣更加紧密,从而有效阻止热量传递和材料质量的流失。


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