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第 5 期 王松林，等: 改性水滑石对聚丙烯阻燃和力学性能的影响 ·817·

为了更清楚地观察 LDHs 在基体（PP）中的分 2.2 PP/LDHs 复合材料的性能测试
散情况，在样品的断裂表面上获得 SEM 图像（图 2.2.1 PP/LDHs 复合材料的阻燃性能
6a~b）。从图 6a 可以看出，LDHs 在复合材料中分散 复合材料的极限氧指数测试结果见表 1。
不均匀，具有较大颗粒的聚集体（见图中箭头）；而
在 PP/ITA-LDHs 的电镜图（图 6b）中没有观察到明 表 1 PP/LDHs 和 PP/ITA-LDHs 复合材料的极限氧指数
Table 1 Limit oxygen index value (LOI) of PP/LDHs and
显的聚集体，LDHs 更好地分散在基体中，这可能 PP/ITA-LDHs composites
是由于有机改性剂的高分子碳链的存在提高了 LOI/%
LDHs 与复合材料的相容性。 Dosage of additive/% PP/LDHs PP/ITA-LDHs

0(pure PP) 17.5 17.5
10 18.3 18.9
15 20.7 22.5
20 23.3 25.6
25 25.1 26.9
30 25.5 27.5

表 1 表明，当 LDHs 以及 ITA-LDHs 添加量为
10%（以聚丙烯的质量为基准，下同）时，对复合
材料的 LOI 值提升并不大；随着添加量的增加，阻

图 5 LDHs 和 ITA-LDHs 的粒径分布图 燃 PP 的 LOI 增加明显；当添加量达到 30%时，LDHs
Fig. 5 Particle size distribution of LDHs and ITA-LDHs 以及 ITA-LDHs 的 LOI 值增加缓慢。同时，可以看

出，当添加量相同时，改性 LDHs/PP 复合材料的阻
燃效果明显好于未改性的 LDHs/PP 复合材料；当添
加量为 30%时，PP/ITA-LDHs 的阻燃效果达到难燃
级（LOI>27%）。LDHs 在受热分解时会吸收周围大
量的热，降低材料的表面温度，同时分解释放出的
水（层间水和羟基脱水）和 CO 2 可以冷却和阻隔可

a—PP/LDHs；b—PP/ITA-LDHs 燃性气体；在复合材料的燃烧过程中，可以改变聚
合物的降解过程，促进成炭 [28] 。
图 6 PP/LDHs 和 PP/ITA-LDHs 的扫描电镜图
Fig. 6 SEM images of PP/LDHs and PP/ITA-LDHs 复合材料的垂直燃烧测试结果见表 2。

表 2 PP/LDHs 和 PP/LDHs 复合材料的垂直燃烧测试结果
Table 2 Vertical burning test (UL-94) of the PP/LDHs and PP/ITALDHs composites
a
a
Classification Afterflame time Classification Afterflame time
Dosage of additive/%
(PP/LDHs) (PP/LDHs)/s (PP/ITA-LDHs) (PP/ITA-LDHs)/s
0(pure PP) Unclassified Total burning Unclassified Total burning
10 Unclassified Total burning Unclassified Total burning
15 Unclassified Total burning V2 ~34
20 V2 ~31 V1 ~23
25 V1 ~26 V1 ~21
30 V1 ~24 V0 ~18
a
Note：Afterflame time ：源火焰被移除后，燃烧停止所需的时间。

从表 2 可以看出，随着阻燃剂添加量的增多， 现，改性 LDHs 的阻燃效果明显优于未改性 LDHs。
复合材料的燃烧停止所需时间逐渐降低，并且在同 这是由于其水滑石阻燃机理为凝固相阻燃机理 [19] 。
样添加量下，PP/ITA-LDHs 的阻燃性能明显优于 当聚合材料受热时，首先水滑石层间自由水受热分
PP/LDHs。当添加量在 30%时，PP/ITA-LDHs 的 解，并带走一部分热量；继续受热，水滑石层板间
UL-94 达到 V0 级，而未改性的 PP/LDHs 只能达到 的结合水脱去，带走部分热量，并有一部分碳酸根
V1 级。 受热分解成二氧化碳，二氧化碳为不可燃气体，和
综合复合材料的 LOI 值和 UL-94 等级可以发 水蒸气一起逸出不仅能带走热量，还能稀释空气中