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乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)因其优良性能广泛应用于多个领域。但是,EVA本身极易燃烧,其极限氧指数只有18%左右,且燃烧时会产生大量熔滴,这极大地限制了 EVA的进一步使用。传统的卤素阻燃剂和无机阻燃剂存在着毒性和添加量大的问题,因而寻求环保无卤的阻燃体系以提高EVA的阻燃性能是阻燃科学界急需解决的重要课题之一。海藻酸钙纤维(CAF)是一种天然环保纤维,其主要原材料是从褐藻中提取的海藻酸,而褐藻在我国的储量十分丰富。海藻酸钙纤维的生产工艺简单,可以大批量生产;此外,海藻酸钙纤维自身具有很好的自阻燃性,成炭性高,且燃烧后仍可以保持一定的纤维形貌。因此,本研究考虑将海藻酸钙纤维(CAF)应用于EVA的阻燃。本课题的主要研究内容如下:第一部分,研究了单独添加海藻酸钙纤维(CAF)对EVA复合材料性能的影响。分别向EVA中单独添加不同长度(5 mm、20 mm、40 mm)和添加量(20 wt%、30 wt%、40 wt%)的 CAF,测试 CAF/EVA复合材料的性能。发现CAF/EVA复合材料的阻燃性能随着基体中CAF含量的增大和长度的增长而显著改善。添加40 wt%、长度为40 mm的CAF到EVA中时,CAF/EVA复合材料的LOI从纯EVA的18.3%提高到22.7%。CONE测试中,CAF/EVA复合材料的pHRR由1383kW/m2 下降到 681 kW/m2,下降了 50.8%。CAF/EVA 复合材料阻燃性能的提高,主要是因为CAF脱水生成的大量水蒸气在气相阻燃中发挥作用,以及CAF较高的成炭性能保护了基体。此外,因为CAF较大的长径比,复合材料的热导率也有所提高。第二部分,将CAF与传统的膨胀型阻燃剂(IFR)共同加入到EVA中,考察复合材料的性能。添加30 wt%IFR和3%CAF的EVA复合材料,与只添加33 wt%的膨胀型阻燃剂的复合材料相比,其阻燃性能有所提高,LOI达到31.6%,垂直燃烧测试达到V-O等级。研究表明,IFR与CAF具有一定的协效阻燃作用,CAF的加入利于IFR/EVA体系的成炭作用,使得成炭量增多且炭层品质变好。CAF/IFR/EVA体系的热释放速率和总热释放量进一步下降,热释放速率峰值下降79%。在力学性能方面,少量添加CAF对因阻燃填料的加入而下降的力学性能具有一定的积极补偿作用。另外,由于CAF有比较大的长径比,更加容易形成导热通路,复合材料中CAF的量越多,其热导率越高。第三部分,研究CAF与氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)个起使用共同提高EVA的阻燃性能。确定了 ATH和MH复配的最佳比例为ATH:MH=2:1。研究结果表明,当复合材料组成为EVA50wt%、ATH 和 MH 共 46wt%、CAF 为 4 wt%时,LOI 为 28.3%,垂直燃烧达到V-O等级,总热释放量进一步降低,阻燃效果最好。海藻酸钙纤维主要是通过提高复合材料燃烧时残炭的品质,从而提高ATH/MH/EVA体系的阻燃性能。