Page 18 - 《精细化工》2019年第11期

·2166· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

表 1 LDH 板层中二价阳离子对聚合物阻燃性的影响 的体系中，引入质量分数为 1%的 ZnAl、MgAl、CuAl
Table 1 Effect of divalent cation in LDH laminate on flame 和 CaAl-LDH，ZnAl（PHRR 降低 37%）对 PHRR
retardancy of polymer
的降低最为高效，之后分别是 MgAl（PHRR 降低
PHRR 的
聚合物 LDH 阴离子 w(LDH)/% 35%）、CaAl（PHRR 降低 31%）和 CuAl（PHRR 降
减少量/%
低 16%），ZnAl 的阻燃效果最好是因为其与 PP 的相
PMMA [57] Z n A l 2 十一烯酸根 10 26
容性最好。上述研究表明，ZnAl-LDH 更适用于非
N i A l 2 10 16
极性聚合物，而 MgAl-LDH 更适用于极性聚合物。
C o A l 2 10 41
PMMA [58] C a A l 十一烯酸根 6 36 将更多金属离子引入 LDH 板层，有助于提升
[63]
MgAl 6 24 LDH 的阻燃效果。Xu 等 在 ABS 中引入质量分数
2–
ZnAl 6 16 为 60%的 MgAl 和 ZnMgAl-CO 3 LDH，PHRR 的减
NiAl 6 36 少量 MgAl（PHRR 降低 60%）>ZnMgAl（PHRR 降
C u A l 6 0 低 56%），但是，ABS/ZnMgAl 比 ABS/MgAl 复合材
C o A l 6 7 料的极限氧指数更高、烟密度更低。多金属 LDH 在
PMMA [59] Z n A l 油酸根 10 28 燃烧过程中，还会对复合材料的碳层产生影响。
MgAl 10 48 Wang 等 [64] 分别将质量分数为 4%的 MgAl-LDH
PE [59] Z n A l 油酸根 10 58 （b-LDH）、MgZnAl-LDH（t-LDH）配合质量分数
MgAl 10 29
为 16%的 IFR 引入 PP 中，t-LDH 可催化形成更加致
PP [60] Z n 2Al 油酸根 2 17
密且均一的碳层，如图 9 所示，体现更好的阻燃性。
M g 2Al 2 5
EVA [61] M g A l 油酸根 10 36
ZnAl 10 32
十二烷基
PP/IFR [62] Z n A l 1 37
硫酸根
MgAl 1 35
CuAl 1 16
CaAl 1 31
ABS [63] M g A l 碳酸根 60 60

ZnMgAl 60 56 图 9 PP/IFR16/b–LDH4(a)；PP/IFR16/t–LDH4(b)的炭层
十二烷基 SEM 图 [62]
PP/IFR [64] M g A l 4 0
苯磺酸根 Fig. 9 SEM image of char of PP/IFR16/b–LDH4 (a);
MgZnAl 4 19 PP/IFR16/t–LDH4 (b) [62]

注：IFR 为膨胀阻燃剂。
3.2.2 LDH 板层三价阳离子的影响
为了探究 LDH 板层三价阳离子对聚合物/LDH
为了更加深入地探究 LDH 板层二价金属阳离 [65]
复合材料阻燃性的影响。Manzi-Nshuti 等将十一
子与不同聚合物的匹配程度，研究者考察了 MgAl
烯酸改性的 Ca 3 Fe 和 Ca 3 Al-LDH 分别引入 PMMA
和 ZnAl-LDH 对不同极性聚合物阻燃性的影响。 中，研究发现当引入的 LDH 质量分数为 10%时，
Manzi-Nshuti 等 [59] 将质量分数为 10%的板层阳离子 Ca 3 Al- LDH 在 PMMA 中分散性更好，如图 10 所示。
为 MgAl 与 ZnAl 的 LDH 分别引入 PE 和 PMAA， PHRR 的降低量 Ca 3Al-LDH（PHRR 降低 54%）
当聚合物基体为 PE 时，ZnAl-LDH 具有更好分散性 >Ca 3Fe-LDH（PHRR 降低 34%）。Shan 等 [66] 将质量
和阻燃效果；当聚合物基体为 PMAA 时，MgAl-LDH 分数为 2%的 NiFe、NiAl 和 NiCr-LDH 配合质量分
体现了更好的分散性和阻燃性。Manzi-Nshuti 等 [60] 数为 8%的六苯氧基环三磷腈（HPCP）引入聚乳酸
和 Wang 等 [61] 分 别将油 酸盐 改性的 MgAl 和 中（PLA）制得 PLA/HPCP/LDH 复合材料，3 种 Ni
ZnAl-LDH 引入 PP 和 EVA，以 PHRR 的减少量为指 基 LDH 的引入都可使 PLA/HPCP/LDH 的极限氧指
标考察了不同 LDH 的阻燃效率，在 PP 体系中 数提升至 29，没有明显区别。
Zn 2 Al-LDH（PHRR 降低 17%）的阻燃效率优于 关于 LDH 板层金属阳离子对复合材料阻燃性
Mg 2 Al-LDH（PHRR 降低 5%）；在 EVA 体系中 的影响，已开展了不少研究工作。但是，仍缺乏有关
Mg 2 Al-LDH（PHRR 降低 36%）的阻燃效率优于 LDH 中金属离子类型对复合材料阻燃性影响规律的
Zn 2 Al-LDH（PHRR 降低 32%）。Zhang 等 [62] 在 PP/IFR 定论。