近幾年，研究人員發(fā)現(xiàn)，添加傳統(tǒng)阻燃劑的材料總是存在諸多缺陷，含鹵元素的阻燃劑對人體和環(huán)境有危害，磷氮阻燃劑比較常用，但一些新型的磷氮阻燃劑制備過程比較復(fù)雜，離工業(yè)生產(chǎn)還有一定距離。在這樣的背景下，環(huán)境友好，來源廣泛，制備方便的無機阻燃劑的研究被提上日程。
目前，研究較多的無機阻燃劑有石墨類、納米碳管、層狀硅酸鹽類、金屬氫氧化物類等。在過去的幾十年中，由于石墨烯/聚合物復(fù)合材料優(yōu)異的物化性質(zhì)，不管是在學(xué)術(shù)界還是在工業(yè)應(yīng)用方面，都引起了廣泛興趣。這種復(fù)合材料不僅具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，還具有良好的導(dǎo)電性、柔性和力學(xué)性能等。將納米復(fù)合材料與高分子物質(zhì)結(jié)合最大的問題是相容性問題。因此，目前大部分納米復(fù)合材料的研究傾向于無機和有機材料的結(jié)合問。Zhao等研究發(fā)現(xiàn)，將碳纖維通過原位聚合方式加入PU材料中，不僅可以提高材料的熱穩(wěn)定性，還可在一定程度上提高材料的力學(xué)性能。Huang等將改性后的多壁碳納米管通過原位聚合的方法接枝在PU 大分子上，研究發(fā)現(xiàn)，改性后的碳納米管可加強PU大分子鏈間的相互作用，提高其力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性。Gao等通過共價鍵改性多壁碳納米管，得到表面帶有羧基的碳納米管，研究發(fā)現(xiàn)，賦予多壁碳納米管表面羧基后，其更易于在PU 分子體系中均勻分散，所得到的復(fù)合材料楊氏模量提高、熱穩(wěn)定性能等更加優(yōu)異。這是因為經(jīng)過改性后多壁碳納米管與PU材料的相容性提高。Kim等對多壁碳納米管進(jìn)行胺基化改性，然后采用Layerby-Layer的方法將胺基碳納米管與PU材料進(jìn)行復(fù)合，通過這種方法制備出的復(fù)合材料與原材料相比，耐熱阻燃性能提高了35%左右。Madkour等采用溶液澆鑄技術(shù)將多壁碳納米管與PU 材料復(fù)合，制備出耐熱的彈性納米復(fù)合材料，這種材料的熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能與原材料相比均有較大提高。
掃描電子顯微鏡(Scanning?electron?microscope，SEM)研究發(fā)現(xiàn)，在碳納米管添加量較小時，其在PU 分子體系中均勻分散，此時材料彈性模量增大，當(dāng)添加量較大時，其在PU分子體系中形成膠束，此時材料彈性模量有所降低。Jin等將石墨、氫氧化鋁與硬質(zhì)PU泡沫材料復(fù)合制備成一種環(huán)境友好型的阻燃材料，測試發(fā)現(xiàn)，這種材料的阻燃性能與改性前相比有很大提高。在此體系中，石墨和氫氧化鋁具有協(xié)同阻燃效應(yīng)。因為氫氧化鋁可促使石墨表面形成“絨毛”狀顆粒，而這些顆粒使材料在熱分解時所形成的殘渣更加緊密，從而有效阻止熱量傳遞和材料質(zhì)量的流失。 |
