碳纳米粒子与膨胀型阻燃剂对TPU的协同阻燃分析

碳纳米粒子与膨胀型阻燃剂对TPU的协同阻燃分析

        大部分高分子材料有着可燃特性，且在燃烧环节中易出现黑烟。一般情况下，传统阻燃剂的加入易对聚合物的生产加工与机械性能出现很大负载，阻燃效率不高且抑烟特性差。碳基材料因为低成本，资源优势，质地轻，高韧性，高模量等特性，近些年备受关注，少部分碳基材料如碳纳米管（CNT），石墨烯，碳纳米纤维（CNF）等常被用以阻燃聚合物复合材料的工业化生产中。

科研人员将CNT/CNF和IFR（APP和MNP）复配加入用以热塑性弹性体TPU材料，分析其在TPU材料中的阻燃、抑烟协同功能。研究人员将C-TPU，APP，MNP，CNT和CNF真空干燥后，应用双螺杆挤出机将以上材料按一定的占比熔融共混，生产加工制取各种配比的C-TPU复合材料。然后选用红外-热重分析对复合材料的耐热性开展评估，并选用锥形量热测验、LOI测验、UL94测验等对碳纳米粒子和膨胀型阻燃剂的引进对材料的燃烧特性和抑烟特性的提高开展评估。

TG-FTIR测验数据显示，与仅有IFR的复合材料对比，含CNT/CNF/IFR的复合材料在高溫下展现出更好的耐热性,残炭量最高可提高54％。TG-IR数据显示，该阻燃体系可以根据抑制分解产物的挥发减少烟雾颗粒释放，进而出现抑烟功效。Smokedensitytest（烟密度测验）数据显示CNT/CNF/IFR与阻燃剂C-TPU的结合很大地改进了烟雾释放。C-TPU-3的光通量在沒有火焰和有火焰情况下分別提高64％和93％。除此之外CONE测验展现CNT/CNF/IFR的复配应用使复合材料的pHRR和THR显着减少，C-TPU-3的pHRR值降低超出80％，烟气释放量减少50％；LOI結果提高显著，抗滴落功效得到改进。且将它们复配应用时同样加入量标准下，UL-94V测验实现V-0级别。以上测验数据显示了该碳基阻燃体系较好的潜在性应用价值。

之后，根据炭层扫描分析等，研究人员该体系可能具有的机理开展分析：CNT/CNF/IFR的引进可在分解早期阶段催化促使聚合物成炭，且在后期形成网状结构炭层，进而促使燃烧特性的提高和滴落特性的改进。除此之外，根据抑制分解产物的挥发功能有效的提高了抑烟效果。

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