Page 19 - 《精细化工》2019年第11期
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第 11 期                 吕   斌，等:  聚合物/LDH 复合材料的制备及阻燃性能研究进展                               ·2167·


                                                               的阻燃效果比 SDBS-LDH 更好。此外，使用含有 N、
                                                               P 元素的改性剂，也可以赋予 LDH 更好的阻燃效果。
                                                               Huang 等 [70] 使用含 N、P 的改性剂（DPHPA）通过
                                                               离子交换得到 DPHRA-LDH，将其分散于 PMMA 得
                                                               到了剥离型的纳米复合材料，结果表明，N、P 元素
                                                               的引入可以提升复合材料的垂直燃烧（UL-94）等级。








            图 10  Ca 3 Fe (质量分数 5%) /PMMA（a、b）和 Ca 3 Al (质
                  量分数 5%) /PMMA（c、d）的 TEM 图       [65]
            Fig.  10    TEM  image  of  char  of  Ca 3 Fe (mass fraction  5%)
                    /PMMA(a,   b)   and   Ca 3 A  l     (  m  a  s  s     f  r  a  c  t  i  o  n
                    5%)/PMMA    (c, d) [65]



            3.3   改性剂的影响                                          图 11    PP-g-MA/LDH 复合材料的 PHRR 曲线    [70]
                 为了尽可能将 LDH 均匀分散于聚合物基体，通                         Fig. 11    PHRR curve of PP-g-MA/LDH composites [70]
            常需要对 LDH 进行有机改性，改性剂本身的性能会
                                                                   随着人们对清洁化生产技术的日益重视，环保
            对 LDH 的阻燃性产生影响。油酸根离子是一种常用
            的 LDH 有机改性剂。Manzi 等            [59] 将油酸改性的         的天然有机改性剂也备受研究者关注。Wang 等                    [71]
                                                               将一种植物提取物-腰果酚（Cardanol）与 1,4-丁烷
            ZnAl-LDH 引入 PE，制得分散均匀的复合材料，结
            果表明，质量分数为 20%的 ZnAl-油酸-LDH 可以将                     磺内酯（BS）反应得到改性剂，并改性 LDH 得到
            PE 的 PHRR 降低 72%，但是复合材料的点火时间                       m-LDH，将 m-LDH 引入 PE 中，可以有效降低复合
            （18  s）相比 PE（38  s）有所减低。十二烷基硫酸                     材料的 PHRR，并且可以使复合材料的 UL-94 达到
            钠（DS）也是一种常用的 LDH 改性剂，其阴离子                          V-0 级。Kalali 等 [72] 将查尔酮和羟丙基磺丁基 β-环糊
            长烷基链可以有效提升 LDH 与聚合物的相容性，因                          精（sCD）的组装产物（fCD）通过一步法插层到
            而被广泛应用于 PE、PMMA 和 PP/LDH 复合材料的                     LDH 的层间，如图 12 所示。阻燃结果表明，仅将
            制备。Zhu 等     [67] 将 DS 改性的 MgAl、ZnAl、CaAl          质量分数为 7%的 fCD-LDH 引入环氧树脂中，可使
            以及 ZnNi 引入 PMMA 中，可以不同程度地减低复                       复合材料的 PHRR 降低 72%，UL-94 达到 V-0 级。
            合材料的 PHRR，但是，DS-LDH 的引入使得复合                        3.4    LDH 与其他阻燃剂的协同阻燃
            材料的点火时间降低。此外，SDBS 因其强极化能                               IFR 是一种很有发展潜力的阻燃剂，因其低毒、
            力和优异的界面相容性，常被用于 LDH 改性，以提                          低烟、无熔滴物和高效的阻燃效率受到研究者的关
            升 LDH 与聚合物的相容性。Wang 等             [68] 分别将质量       注。这类阻燃剂的主要阻燃成分为 N、P 元素和无
            分数为 3%、5%和 10%的 SDBS 改性 LDH 引入 PS                  机酸，自身具有协同阻燃作用。调节 pH 时，IFR 中
            中，复合材料的 PHRR 随 LDH 引入量的增加而降低，                      的无机酸组分转变为阴离子酸盐能够改性 LDH。
            点火时间同样遵循该规律。                                       Zhang 等 [73] 将磷钨酸（PWA）改性 LDH 通过熔融共
                 有机改性剂能提升 LDH 与聚合物基体的相容                        混的方式引入到 PLA/IFR 的体系中，结果表明，仅
            性。但是，有机改性剂的使用会降低复合材料的点                             将质量分数为 2%的 PWA-LDH 引入到 PLA/IFR 中，
            火时间。为了消除有机剂的负面影响，可以选择一                             复合材料的 UL-94 等级由 V-2 级提升至 V-0 级，
            些具有阻燃效果的化合物作为改性剂。染料酸大多                             PHRR 降低 68%。
            含芳香族、萘或蒽等具有刚性结构的基团，这些刚                                 为了获得更好的阻燃效果，将其他纳米粒子如
            性结构使其受热时不易产生可燃气体，而且易于生                             β-FeOOH [74] 、石墨烯 [75] 、蒙脱土 [76] 以及介孔 SiO 2 [77]
            成致密的碳层。Kang 等        [69] 通过一步法制备了染料酸              等配合 LDH 实现协同阻燃是当下的研究热点。其中
            改性 LDH（d-LDH）和 SDBS 改性 LDH（SDBS-                   β-FeOOH 纳米棒是一种同时具有阻燃和抑烟效果的
            LDH），并分别引入 PP 接枝马来酸酐（PP-g-MA）                      纳米阻燃添料，在燃烧时，其所含的三价铁元素可
            中，如图 11 所示，d-LDH（AY36-LDH 和 AR88-LDH）              捕获气相自由基从而终止链式燃烧反应，同时热降
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