Page 37 - 《精细化工》2022年第1期

第 1 期 鲍 艳，等: 水滑石的制备及其阻燃性能研究进展 ·27·

汽的形式释放到周围环境中，稀释周围环境中可燃性 DING 等 [43] 分别以苯基磷酸钠（SPP）和十二烷
气体和 O 2 的浓度，从而产生阻燃作用；（2）吸热效 基硫酸钠（SDS）对 CuAl-LDH 进行插层改性，制
应：LDHs 受热分解过程中会吸收大量的热量，可 备了 CuAl-(SPP)LDH 和 CuAl-(SDS)LDH，并将其
在一定程度上抑制基体的急剧升温，从而抑制燃烧； 引入到环氧树脂（EP）中，制备了 EP/CuAl-(SPP)LDH
（3）阻隔效应：LDHs 的二维层板结构具有优异的 和 EP/CuAl-(SDS)LDH 纳米复合材料。结果发现，
气体阻隔能力，另外 LDHs 受热分解后生成的金属 由于 CuAl-LDH 的物理屏蔽作用和 SPP 中磷的催化
氧化物会覆盖在基体表面，形成较强的物理屏障， 成炭作用， EP/CuAl-(SPP)LDH 纳米复合材料的热稳
这些会阻隔热量、O 2 以及可燃性气体的输送，从而 定性和阻燃性能明显优于 EP/CuAl-(SDS)LDH 纳米
阻止基体的燃烧 [37] ；（4）催化效应：含有过渡金属 复合材料。XU 等 [44] 采用焙烧复原法将三嗪磺酸盐
元素的 LDHs 在受热分解时生成的金属氧化物可有 （NS）插入 MgAl-LDH 层间得到了 LDH-NS，然后
效促进基体的催化炭化，形成物理屏障，阻隔 O 2 、 将其引入到聚丙烯（PP）中。结果表明，LDH-NS
2–
热量以及可燃性气体的通过 [38] ；（5）协同效应：具 比 CO 3 插层的 LDH 在 PP 基体中具有更好的分散
有阻燃性能的其他材料如聚磷酸铵 [39] 、石墨烯 [40] 、三 性，且由于 NS 促进了 LDH-NS 在 PP 基体中的自由
聚氰胺 [41] 、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物 基捕获效应，显著提升了 PP 基体的阻燃性能。当
（DOPO） [42] 等可与 LDHs 复合，发挥不同阻燃剂 LDH-NS 质量分数为 30%时，复合材料的单位面积
间的协同效应从而提高阻燃性能。 热释放速率峰值（PHRR）、单位面积总热释放量
（THR）和单位面积总烟释放量（TSR）分别下降
4 提高水滑石阻燃性能的途径 了 69.7%、43.1%和 75.0%，极限氧指数（LOI）值达
到 28.6%。QIU 等 [45] 采用聚硼硅氧烷（PBS）对
由 LDHs 的阻燃机理可知，LDHs 的阻燃性能与
MgAl-LDH 进行插层改性，并将其用于制备硅橡胶
其结构密切相关。因此，提高 LDHs 阻燃性能的主
（SR）复合材料（SR/PBS-d-LDH），如图 2 所示。
要途径是调节其结构，通常有 3 种方式：（1）调节
结果表明，PBS 不仅提升了 MgAl-LDH 与基体的相
层间客体阴离子的类型；（2）调节层板金属阳离子
容性，当复合材料中 PBS-d-LDH 质量分数为 5.0%
的种类；（3）表面改性调节 LDHs 的表面性质。
时，复合材料呈现良好的自熄灭性能，残炭量增加
4.1 调节层间客体阴离子的类型
了 23.5%，这是因为，PBS 和 LDH 在燃烧过程中发
LDHs 独特的带正电的层板主体和层间通道结
挥了协同阻燃作用，在基体表面形成了具有良好热
构为客体材料的引入提供了条件。通过将具有阻燃
稳定性和强度的致密陶瓷层，有效地阻断了 O 2 、
性能的有机/无机阴离子或阴离子型聚合物插层到
热量和可燃性气体的传递，显著提高了 SR 的阻燃
LDHs 层间，调节层间客体阴离子的类型，一方面
性能和抑烟性能。上述研究均证实 LDHs 层间客体
可提高 LDHs 与聚合物基体的相容性，另一方面还
阴离子的类型对其阻燃性能具有显著影响。具有不
可利用有机/无机阴离子或阴离子型聚合物的阻燃
同层间客体阴离子的 LDHs 的阻燃机理总结如表 4
性能与 LDHs 主体层板阻燃性能间的协同作用，赋
所示。
予 LDHs 更加优异的阻燃性能。

图 2 SR/PBS-d-LDH 的制备示意图 [45]
Fig. 2 Schematic diagram of the synthetic route of SR/PBS-d-LDHs [45]