Page 191 - 《精细化工》2021年第1期

第 1 期 王 娜，等: 卡拉胶/金属氧化物协同聚磷酸铵制备阻燃天然橡胶 ·181·

个试样的峰温相差不大，但加入阻燃剂后的复合材 由于 APP 影响了天然橡胶的连续性，造成力学性能
料 T g 与纯 NR 相比略向高温方向移动。这说明阻燃 降低。但加入 KC/MO 后，其中 NR/KC/MnO 2 /APP
剂的加入起到了一定的交联作用，交联网络会对分 复合材料的拉伸强度和断裂伸长率超过了 NR/APP，
子链运动产生一定的阻力，增强分子链以及自身对 分别为 18.3 MPa 和 497.2%，与 NR/APP 相比分别
动态振动的固定作用 [28] ，因此损耗因子较小。 提高了 32.6%和 20.9%。这是由于 MnO 2 起到了类似
补强剂的作用，并且 KC 中的甲氧基、羟基也可以
改善复合材料的力学性能 [29] 。因此，MnO 2 可以弥
补阻燃剂对 NR 基体造成的机械性能损失。
3 结论

（1）为提高 NR 的阻燃性能，将 KC、MO、APP
协同构成一种膨胀型阻燃剂。TGA 结果表明，该 IFR
体系提高了复合材料的残炭量，使 NR 具有较好的
热稳定性，其中 NR/KC/CuO/APP 的 W 800 达到了
34.85%。
（2）KC/MO 的加入能有效协同 APP 增强 NR
的阻燃效果，NR/KC/MO/APP 复合材料均达到 V-0
级别，LOI 有明显的提升，其中 NR/KC/MnO 2 /APP
的 LOI 达到了 27.2%。KC/CuO/APP 协同阻燃能力
最优，可明显降低复合材料的 HRR 峰值和 THR，
相较于 NR 分别下降了 63.7%和 42.0%。只有 NR/KC/
2
Fe 2 O 3 /APP 复合材料 TSP 低于 NR/APP，为 19.6 m ，
相较于 NR 下降了 35.0%。
（3）DMA 测试结果表明，KC/MO/APP 可提高

图 5 复合材料的动态力学曲线 复合材料的刚性，结合力学性能测试可知，MnO 2
Fig. 5 DMA curves of composites 能够弥补 IFR 引起的力学性能损失，相较于 NR/APP
其拉伸强 度和断 裂伸长率分 别提高了 32.6%和
2.5 复合材料力学性能分析
20.9%。
图 6 为复合材料应力-应变曲线。 KC/MO 和 APP 可协同增强 NR 的阻燃性能。

本课题组将进一步探讨不同金属氧化物的作用机
理，并改进 MO 和 KC 的结合方式，制备一系列生
物质阻燃剂，以期在得到更好阻燃效果的同时，减
少阻燃剂对 NR 造成的力学性能损失。

参考文献：
[1] WANG N (王娜), WANG S (王升), ZHANG J (张静), et al.
Modified microencapsulated ammonium polyphosphate flame retardant
for natural rubber[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2017, 34(4): 451-462.
[2] LEE S, KIM K, SEONG D, LEE D. Synergistic improvement of

flame retardant properties of expandable graphite and multi-walled
图 6 复合材料力学测试曲线 carbon nanotube reinforced intumescent polyketone nanocomposites[J].
Fig. 6 Mechanical test curve of composites Carbon, 2019, 143: 650-659.

从图 6 可以看出，阻燃剂的加入对天然橡胶的 [3] LI L, LIU L X, SHAO X M, et al. Synergistic effects of a highly
effective intumescent flame retardant based on tannic acid functionalized
力学性能影响较大，天然橡胶的拉伸强度和断裂伸
graphene on the flame retardancy and smoke suppression properties
长率分别为 22.4 MPa 和 562.5%，而 NR/APP 拉伸 of natural rubber[J]. Composites: Part A, 2020, 129: 105715.
强度和断裂伸长率分别为 13.8 MPa 和 411.1%，拉 [4] AlMERA X, BRAS M, HORNSBY P, et al. Effect of fillers on the
伸强度下降 38.4%，断裂伸长率下降 26.9%。这是 fire retardancy of intumescent polypropylene compounds[J]. Polymer