Page 180 - 《精细化工》2020年第3期

第 37 卷第 3 期 精 细 化 工 Vol.37, No.3
202 0 年 3 月 FINE CHEMICALS Mar. 2020

橡塑助剂
卡拉胶-纳米氢氧化铝协同阻燃天然橡胶

3
王 娜 1,2 ，张鑫雨 1,2 ，滕海伟 1,2 ，张 静 1,2 ，方庆红 1,2 ，王 娇
（1. 沈阳化工大学 中西高等材料研究院，辽宁 沈阳 110142；2. 沈阳化工大学 辽宁省橡胶弹性体重
点实验室，辽宁 沈阳 110142； 3. 浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316021）

摘要：将 BaCl 2 分级的 k 型卡拉胶（KC）和纳米氢氧化铝〔Al(OH) 3 〕构成的协同阻燃体系添加到天然橡胶（NR）
中制备 KC-Al(OH) 3 /NR 复合材料。通过 TG、极限氧指数（LOI）、锥形量热（CCT）以及 SEM 考察了不同质量
比的 KC 和 Al(OH) 3 对复合材料力学性能和阻燃性能的影响。结果表明，当 KC 与 Al(OH) 3 以 1∶1 的质量比加
入到 NR 时，KC-Al(OH) 3 /NR 复合材料的热稳定性、阻燃性能最优，复合材料的 LOI 达到 25%。与纯天然橡胶
相比，复合材料总热释放量（THR）、热释放速率峰值（pHRR）、总烟释放量（TSP）和平均质量损失率（AMLR）
分别降低了 12%、65%、23%和 62%。相比于单独添加 Al(OH) 3 体系，复合材料拉伸强度和断裂伸长率分别增加
了 11%和 17%。
关键词：天然橡胶；卡拉胶；纳米氢氧化铝；阻燃剂；橡塑助剂
中图分类号：TQ314.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 03-0598-06

Synergistic effect of carrageenan and nano-aluminum hydroxide on
flame retardancy of natural rubber

1,2
1,2
1,2
1,2
WANG Na , ZHANG Xinyu , TENG Haiwei , ZHANG Jing ,
3
1,2
FANG Qinghong , WANG Jiao
〔1. Sino-Spanish Advanced Materials Institute, Shenyang University of Chemical Technology, Shenyang 110142,
Liaoning, China; 2. Liaoning Provincial Key Laboratory of Rubber & Elastomer, Shenyang 110142, Liaoning, China;
3. Zhejiang Petrochemical Co., Ltd., Zhoushan 316021, Zhejiang, China〕
Abstract: A synergistic flame retardant system consisting of carrageenan (KC) precipitated by BaCl 2 and
nano-aluminium hydroxide 〔(Al(OH) 3)〕 was added into natural rubber (NR) to prepare KC-Al(OH) 3/NR
composites. The effects of different mass ratios of KC to Al(OH) 3 on the flame retardancy and mechanical
properties of NR composites were tested by thermal gravimetric analysis (TG), limited oxygen index (LOI),
and cone calorimetry test (CCT). The results showed that when KC and Al(OH) 3 were added into NR at a
mass ratio of 1∶1, KC-Al(OH) 3/NR composite had the best thermal stability and flame retardancy. The NR
composite displayed a LOI value of 25% and reached UL-94 V-0 rating. The total heat release (THR), peak
heat release rate (pHRR), total smoke production (TSP) and average mass loss rate (AMLR) of NR
composite were decreased by 12%, 65%, 23% and 62% compared with those of pure NR. The tensile
strength and elongation at break of NR composite were increased by 11% and 17%, respectively, compared
with that of the NR composite contained Al(OH) 3 alone.
Key words: natural rubber; carrageenan; nano-aluminium hydroxide; flame retardant; rubber and plastics
auxiliaries

天然橡胶由于其优异的绝缘性、力学性能及可 为 17%左右，限制了其在工业生产、交通运输等领
[4]
塑性等特性，被广泛应用于交通运输业、医疗卫生 域的应用 。目前，通过添加阻燃剂提高天然橡胶
业及航空航天业等，是公认的综合性能最好的通用 阻燃性能是常用的研究手段 [5-7] 。但是添加单一的阻
橡胶 [1-3] 。但是天然橡胶属于易燃物，极限氧指数仅 燃剂在实际应用中会达不到期望的阻燃效果，对加工

收稿日期：2019-07-23; 定用日期：2019-09-25; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190722
基金项目：国家自然科学基金（51973124）；辽宁省高等学校优秀人才支持计划资助（[2017]053）；沈阳市科技局中西高等材料研究
院资助项目（18-005-6-04）;辽宁省科技厅-沈阳材料科学国家研究中心联合研发基金项目（2019JH3/30100015）
作者简介：王 娜（1977—），女，教授，博士，电话：024-89388902，E-mail：iamwangna@sina.com。