【摘 要】
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随着国内经济发展需要,对于电力、通信和建筑等领域中电线电缆的需求也逐渐增加,以聚烯烃为主要材料之一的电线电缆产量呈指数趋势发展。电缆中的高分子材料可燃性较高,受热易分解,产生大量的烟气,熔融物易将火灾规模扩大,给社会和个人带来经济上的损失和造成人员伤亡。因此,具有阻燃功能化的高分子材料一直是重点关注对象。无机纳米材料具有一定的阻燃性能,与其它类型阻燃剂相比,具有添加量少、无卤、高性能等优点,目前凹
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随着国内经济发展需要,对于电力、通信和建筑等领域中电线电缆的需求也逐渐增加,以聚烯烃为主要材料之一的电线电缆产量呈指数趋势发展。电缆中的高分子材料可燃性较高,受热易分解,产生大量的烟气,熔融物易将火灾规模扩大,给社会和个人带来经济上的损失和造成人员伤亡。因此,具有阻燃功能化的高分子材料一直是重点关注对象。无机纳米材料具有一定的阻燃性能,与其它类型阻燃剂相比,具有添加量少、无卤、高性能等优点,目前凹凸棒石（ATP）被广泛用作提升聚烯烃阻燃性能的报道较少。本文系统的研究了ATP对热塑性高分子材料的阻燃性能影响及阻燃机理,通过对ATP的表面改性、制备ATP复合粉体、合成ATP杂化材料,研究不同方式处理后的ATP对市售无卤低烟阻燃材料（LSZH）的阻燃性能。主要研究内容如下:1、利用KH550（硅烷偶联剂）、11-100（聚硅氧烷偶联剂）及TM931（钛酸酯偶联剂）改性ATP,将改性后的ATP（MATP）作为助剂添加到LSZH中,制备了具有优异机械性能的LSZH/MATP复合材料。在LSZH中添加一定量MATP后,复合材料断裂强度均比LSZH度高,其中LSZH/TM931-ATP的断裂强度性能最好。通过防火等级（UL-94）测试,证明经过MATP能够提升LSZH的防火等级,达到V-0级。经由锥形量热仪（CCT）测试,MATP可改善LSZH的火灾性能。其中,LSZH/TM931-ATP的性能最佳,热释放速率（HRR）降低16.8%,峰值热释放速率（PHRR）降低16.3%。2、利用MATP复配不同阳离子基蒙脱土（α-MMT）,得到MATP/α-MMT复合纳米材料,并与LSZH通过熔融共混方式制备了具有阻燃性能的LSZH/MATP/α-MMT。通过SEM及XRD可以看出,MMT由于ATP的插入被层状剥离。MATP以柱撑作用固定在MMT层面间,使其团聚现象减少。本部分研究内容中α-MMT主要选择Li-MMT、Na-MMT及Ca-MMT等进行复配实验。所制备的复合材料有良好的机械性能并达到国家所要求的标准。通过氧指数（LOI）和UL-94测试,表明了LSZH/MATP/α-MMT氧指数提升1-2,并且防火性能提升至V-0级。通过NBS烟雾浓度测试,结果显示MATP/α-MMT具有降低聚合物材料烟气释放量效果,其中MATP/Li-MMT复合粉体对复合材料的抑烟性能有明显的提升,降低幅度7.0%,到达最大烟密度时间提升幅度28.0%。通过CCT测试表明以LSZH/ATP/Li-MMT锥形量热测试火灾性能最佳、HRR降低14.3%、THR降低6%和总烟释放量（TSP）降低47.6%。3、采用超声插层的方式制备MATP/氧化石墨烯（GO）杂化材料,并研究该杂化材料的对LSZH的阻燃性能、抑烟性能、机械性能和热力学性能的影响,探究了阻燃机理。通过SEM观察MATP/GO结构形貌,GO能够协助MATP更好的分散。通过机械性能测试发现,加入MATP/GO后复合材料的抗拉强度提升35%,但断裂伸长率未降低。通过CCT测试,添加MATP/GO助剂的复合材料,HRR下降18.7%、PHRR降低13.3%、THR减少24.8%及TSR降低62.7%。火灾性能指数（FGI）、放热指数(THRI6min)及发烟指数(TSRI6min)有不同程度降低。
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