ATH质量分数40%的纳米复合材料,最 显著的特点是随着OMMT用量的增加,材料 的阻燃性能与拉伸强度(&)明显提高,断裂 伸长率(e,2)下降(Tab. 1)。分析其原因在于, 片层厚度仅为几个纳米的蒙脱土粒子已经有机 化处理,与粒径100 mn左右的ATH颗粒相比 (Fig. 1),在二维方向上可以均匀分布拉伸应
力,起到增强作用;同时,片层结构在高聚物基 体中优异的阻隔能力和对分子链的限制作用使 复合材料的阻燃性能得到提高,但^因插层结 构对高分子链的束缚而降低[7]。加人阻燃剂后, 复合材料的体积电阻率QO均低于纯EVA树 脂的3.5Xl(^fl*m,在达到了绝缘塑料标准的 同时又具有一定抗静电能力。

当OMMT在复合材料中质量分数为8% 时,材料力学性能与电学性能满足GB2706. 1 _ 91对PE类电缆护套的要求(<^>10.0 \«^42>300%,〜>1012 n.m),有限氧指数 (LOJ)达到难燃的标准(>28);但OMMT造 成复合材料阴燃严重,UL94测试只通过V-1 级。

.2 ZnB对OMMT/ATH/EVA三元体系性 能的彩响 1

在OMMT、ATH质量分数分别为8%、 40%的复合材料中加人ZnB,考察它对材料性 能的影响(Tab. 2)。因ZnB与有机界面相容性 较差,随其用量增加,材料拉伸性能下降,内略 有上升;体系10/提高,复合材料在垂

由Fig. 3复合材料的TG曲线可知,纯 EVA树脂的热降解发生在2个阶段:312 C醋 酸乙烯酯支链分解,400 ‘C聚乙烯主链发生裂 解。当加人质量分数40%的ATH后,体系的初 始分解温度前移,可认为是ATH吸热分解造 成的;当在上述复合材料中加人质量分数8% 的OMMT后,失重区位置明显后移。反映在 DSC曲线上,纯EVA树脂在489. 4 'C存在最 大的主链裂解峰,加人ATH后,放热峰明显减 弱,说明它抑制聚乙烯链裂解,促进基体成炭。 加人阻燃增效剂OMMT后,复合材料DSC曲 线形状发生大的变化;330. 3 X:对应的脱酰基 峰基本消失,可见它有效延缓高聚物的热裂解, 材料热稳定性增强。再加人少量ZnB后,主链 裂解峰分裂为2个峰,491 C对应的EVA骨架 裂解峰进一步减小,ZnB同样起到促进基体成 炭与抑止裂解气体产生的作用。

2.4不同温度下复合材料炭层性质分析

Fig. 4是一系列温度下得到的复合材料表 面炭层FT-IR光谱图,由此可判断阻燃剂在不 同温度下的存在状态和对基体的作用效果。根
2.3复合材料的热稳定性

由Fig. 2知,三种阻燃剂的热分解发生在 不同的温度范围:纳米ATH 200 ‘C以上开始 失水,最大吸热峰值303 'C,350 •(:失水基本结 束,此时它已失去阻燃能力;OMMT的分解主 要发生在270 ’C至420 "C ,ZnB最为稳定,350 °C开始失水。由于这两种阻燃剂的吸热量均很 小,单独填充对材料阻燃性能的提高不如ATH 效果显著,因此作为阻燃增效剂使用。
据Fig.4(a),加人OMMT后,240 °(:时炭层中 3621. 61cm-1〜3455. 69 cm**1游离羟基的伸缩 振动峰消失,转化为缔合羟基的特征峰,可见 OMMT促使ATH脱水速度加快,具有比单独 使用更显著的促进基体成炭效果,因此具有良 好的协同效应[8]。