Page 28 - 精细化工2019年第8期

·1516· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

料中可燃性气体的释放量，从而有利于材料表面炭 2.5 氧指数与垂直燃烧测试
化保护层的形成，使得复合材料具有较高的残炭率。 通过测试极限氧指数（LOI）与垂直燃烧等级
表 1 显示，EVA/PGS/EG 与 EVA/PGS@P-N/EG 的残 （UL-94）来评价 EVA 复合材料的阻燃性，其结果
炭率分别 为 26.58% 和 29.00% ，相同条 件 下 如表 2 所示。纯 EVA、EVA/PGS、EVA/PGS@P-N
EVA/PGS@P-N/EG 具有较高的残炭率，这说明磷元 和 EVA/EG 复合材料的 LOI 分别为 18.0%、20.7%、
素的引入对成炭具有促进作用。 21.1%和 31.5%。很显然，添加可膨胀石墨（EG）
后 EVA 的阻燃性能有明显改善。但是当 EG 和阻燃
表 1 EVA、EVA/PGS/EG 和 EVA/PGS@P-N/EG 复合材
料的 TG 与 DTG 数据 剂 PGS@P-N 共同添加时，EVA 复合材料的阻燃性
Table 1 TG and DTG data of EVA, EVA/PGS/EG and 能才能达到最好。表 2 中的结果表明，当将 PGS@P-N
EVA/PGS@P-N/EG （质量分数 3%）与 EG（质量分数 27%）以质量比为 1∶
T initial / Stage 1 Stage 2 Residue at 9 添加到 EVA 的基体材料中组成复配阻燃体系时，
①
样品
℃ T max1/℃ T max2/℃ 700 ℃/%
EVA/PGS@P-N/EG（1/9）复合材料的 LOI 值达到了
EVA 348 355 476 1.62
36.3%，UL-94 级别达到了 V-0。由此得出，PGS@P-N
EVA/PGS/EG (1/9) 310 346 473 26.58
EVA/PGS@P-N/EG (1/9) 321 351 471 29.00 和 EG 之间存在显著的协同效应，能共同促进 EVA
① T initial 为失重 5%时对应的温度。 阻燃性能的提升。

表 2 EVA 及其复合材料的 LOI 与 UL-94 数据
Table 2 LOI and UL-94 results of pure EVA and its composites
样品 w(EVA)/% w(PGS)/% w(PGS@P-N)/% w(EG)/% LOI/% UL-94 Dripping
EVA 100 — — — 18.0 NR YES
EVA/PGS 70 30.0 — — 20.7 NR YES
EVA/PGS@P-N 70 — 30.0 — 21.1 NR NO
EVA/EG 70 — — 30.0 31.5 NR NO
EVA/PGS@P-N/EG(1/3) 70 — 7.5 22.5 31.7 V-2 NO
EVA/PGS@P-N/EG(1/5) 70 — 5.0 25.0 32.4 V-2 NO
EVA/PGS@P-N/EG(1/7) 70 — 3.75 26.25 35.5 V-0 NO
EVA/PGS@P-N/EG(1/9) 70 — 3.0 27.0 36.3 V-0 NO
EVA/PGS@P-N/EG(1/11) 70 — 2.5 27.5 33.1 V-1 NO
EVA/PGS/EG(1/9) 70 3.0 — 27.0 34.5 NR NO
注：—表示没有该项数据。

2
2.6 锥形量热测试（CCT） 的热释放速率峰，其 PHRR 值为 769 kW/m 。然而，
EVA 及其复合阻燃材料的点火时间（TTI）、峰 阻燃 EVA 复合材料的 TTI 值虽然有所减短（35 s 左
值热释放速率（PHRR）、峰值热释放到达时间 T PHRR 、 右），但其峰值热释放速率都出现急剧下降，燃烧时
总热释放量（THR）、平均热释放速率（HRR）、火 间较纯 EVA 明显延长。EVA/PGS@P-N/EG （1/9）
2
灾性能指数（FPI，TTI 与 PHRR 的比值）及残炭量 复合材料的 PHRR 为 150 kW/m ，均低于 EVA/
（MASS）数据见表 3。EVA 及其复合材料的总烟生 PGS/EG（1/9）复合材料和纯 EVA 的 PHRR（182 和
2
成速率（TSR）是单位面积的材料在燃烧全过程中 769 kW/m ），这主要是因为 PGS@P-N 杂化材料燃
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（一段时间内）所释放的烟量的总和，单位是 m /m ， 烧后，由于 PGS 的存在，可在燃烧物表面形成一个
燃烧后的残炭量 HRR、THR、TSR 及 MASS 曲线结 类似玻璃状的隔离保护涂层，该涂层能有效防止可
果如图 5 所示。 燃气体转移到材料表面引起材料燃烧，从而增强了高
结合表 3 及图 5a 可以看出，纯 EVA 的 TTI 为 温下 EVA/PGS@P-N/EG 复合材料的热稳定性及阻
54 s，点火之后，在 315 s 内燃尽，期间有一个尖锐 燃性。

表 3 EVA 复合材料锥形热量数据
Table 3 Combustion parameters obtained from CCT
THR/
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2
2
样品 TTI/s PHRR/(kW/m ) T PHRR/s 2 Average HRR/(kW/m ) FPI/(m s/kW) 残炭量/%
〔MJ/(m kg)〕
EVA 54 769 200 103.317 313.33 0.007 2.42
EVA/PGS/EG (1/9) 35 182 120 86.936 86.559 0.192 28.53
EVA/PGS/EG@P-N(1/9) 34 150 130 75.487 64.710 0.226 35.65