崔海鵬，縱華康，吳帥奎

（海南大學(xué)，海南省?？?570228）

復(fù)合共混材料指的是由兩種或兩種以上的不同性質(zhì)的材料組合而成。在實(shí)際生活中，針對(duì)不同的材質(zhì)，它們的制作方法也不同。被廣泛地用于汽車、建筑、制造、裝修等領(lǐng)域。由于我國森林資源匱乏，樹木砍伐嚴(yán)重，傳統(tǒng)的木頭材料已經(jīng)被復(fù)合材料所取代，隨著人們生活水平的提高，環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，人們對(duì)復(fù)合材料的需求越來越廣泛。然而，由于復(fù)合材料本身易燃燒的屬性，一旦遇火就可能釀成火災(zāi)，給人們財(cái)產(chǎn)及生命安全造成嚴(yán)重威脅。因此，對(duì)復(fù)合材料的阻燃性研究勢(shì)在必行。

近年來，阻燃劑的使用受到了世界各地研究者的廣泛關(guān)注，相關(guān)部門對(duì)阻燃劑的使用制定了嚴(yán)格的法規(guī)，要求開發(fā)無鹵阻燃材料。因此，急需要開發(fā)阻燃性能好、污染性能低的阻燃添加劑。磷阻燃劑是目前替代鹵代化合物的主要阻燃劑，可用于包括油基聚合物在內(nèi)的材料的阻燃，也可用于木材等木質(zhì)纖維素資源的阻燃。近年來的研究表明，人們對(duì)磷、膨脹系等阻燃劑的研究越來越多，認(rèn)為它們對(duì)材料的阻燃效果較好，不產(chǎn)生有毒煙霧。膨脹型阻燃體系最早是在20 世紀(jì)60年代被開發(fā)出來，應(yīng)用于涂料領(lǐng)域，而將膨脹型添加劑加入到高分子材料中則是一個(gè)相對(duì)較新的發(fā)展。當(dāng)這些材料暴露在火焰中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生膨脹的多細(xì)胞炭，能夠保護(hù)底層材料不受火焰的影響。燃燒時(shí)，這些添加劑在聚合物材料表面形成泡沫炭，在聚合物燃燒過程中，炭的形成與可燃性之間存在一定的關(guān)系。通過在燃燒過程中促進(jìn)炭質(zhì)炭層的形成，可以提高泡沫的阻燃性，炭作為一個(gè)固體絕緣層，可以保護(hù)聚合物免受燃燒熱，限制氧氣進(jìn)入聚合物，從而減少煙霧的產(chǎn)生。

1 EVA/LLDPE復(fù)合材料的阻燃及力學(xué)性能研究

以線型低密度聚乙烯（LLDPE）和乙烯乙酸乙烯酯（EVA）為基體，添加氫氧化鎂（MH）、微膠囊化紅磷（MRP）等助劑制備了不同配比的EVA/LLDPE 復(fù)合材料，用不同的界面相容劑對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行界面改性，測(cè)定了復(fù)合材料的力學(xué)性能和阻燃性能，遴選出最優(yōu)配比及最佳界面相容劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：EVA/LLDPE 復(fù)合材料的阻燃性能隨著MH 含量的增大而提高；MH 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，復(fù)合材料綜合性能較好。協(xié)同阻燃劑MRP 提高了復(fù)合材料的阻燃性能，當(dāng)MH、MRP、EVA、LLDPE 質(zhì)量比為40 ∶10 ∶30 ∶70時(shí)，復(fù)合材料力學(xué)性能和阻燃性能較好。界面相容劑EVA-g-MAH 有效改善了阻燃劑與基體樹脂的界面相容性，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能，復(fù)合材料燃燒時(shí)透光率達(dá)到82%，其難燃級(jí)別達(dá)到一級(jí)。

2 巴旦木殼/高密度聚乙烯基復(fù)合材料的阻燃性

為有效利用食品加工行業(yè)產(chǎn)生的巴旦木果實(shí)外殼，用高密度聚乙烯（HDPE）、巴旦木殼、FRW 阻燃劑為原料合成一種具有阻燃特性的復(fù)合材料。結(jié)果表明，巴旦木外殼存在豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，能夠在較短時(shí)間內(nèi)吸附較多的阻燃劑；當(dāng)巴旦木殼載藥率為15%時(shí)，巴旦木殼/HDPE 復(fù)合材料的力學(xué)性能較好，與未添加阻燃劑的復(fù)合材相比彎曲強(qiáng)度提升10.93%，拉伸強(qiáng)度提升8.19%，彈性模量提升0.88%，沖擊強(qiáng)度提升29.44%。掃描電子顯微鏡觀察顯示，巴旦木殼的細(xì)胞壁上均勻分散著阻燃劑；當(dāng)巴旦木殼載藥率為5%，15%，25%時(shí)，巴旦木殼/HDPE 復(fù)合材料的極限氧指數(shù)分別為25.7%，26.5%，27.1%，高于相同條件下制備的楊木/HDPE 復(fù)合材料。錐形量熱儀檢測(cè)結(jié)果表明，巴旦木殼/HDPE 復(fù)合材料相比楊木/HDPE 復(fù)合材料阻燃性能更好。當(dāng)載藥率為15%時(shí)，巴旦木殼/HDPE復(fù)合材料的最高熱釋放速率、平均熱釋放速率、總熱釋放量、平均有效燃燒熱、點(diǎn)燃時(shí)間分別為256.12kW/m2、147.50kW/m2、73.78MJ/m2、21.47MJ/kg、27s，具有較好的阻燃性能。熱重分析顯示，巴旦木殼/HDPE 復(fù)合材料具有較好的熱穩(wěn)定性。

3 環(huán)氧樹脂的阻燃研究

環(huán)氧樹脂是重要的熱固性塑料之一，具有較高的抗拉強(qiáng)度和楊氏模量，具有良好的尺寸熱穩(wěn)定性、耐溶劑性好、成本低、易加工等，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)層壓板、灌封劑、模塑劑的制備。與金屬材料相比，環(huán)氧樹脂更容易燃燒，而先進(jìn)的 環(huán)氧樹脂尤其適用于電路板應(yīng)用，因?yàn)殡娐钒宓碾姎饨^緣性 能對(duì)阻燃性有嚴(yán)格要求。鹵化化合物是環(huán)氧樹脂常用的共聚物或助劑，對(duì)阻燃效果較好，但含鹵化物質(zhì)的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量有毒高溫?zé)煔猓瑢?duì)環(huán)境發(fā)展和人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，無鹵阻燃劑的研究開發(fā)是近年來的一個(gè)熱點(diǎn)。近年來，有機(jī)磷化合物作為環(huán)氧樹脂阻燃劑的性能得到了很好的證明，含磷/硅的環(huán)氧樹脂的阻燃材料是由含磷/硅的環(huán)氧化合物加入二胺固化劑制備，并研究了含磷/硅環(huán)氧樹 脂的阻燃性能。此外，還證明了磷硅協(xié)同增強(qiáng)環(huán)氧樹脂材料 的LOI，提高其阻燃性能。在火焰作用下，磷提供了炭化的趨勢(shì)，硅提供了炭化熱穩(wěn)定性的增強(qiáng)，表現(xiàn)出它們各自在阻燃方面的優(yōu)勢(shì)。在環(huán)氧樹脂組合物中同時(shí)引入磷和硅，成功 地將這兩個(gè)因素結(jié)合在一起形成阻燃機(jī)理。含磷和硅的環(huán)氧樹脂的LOI 在26%～36%增強(qiáng)。利用硅氧烷試劑代替硅烷，可以進(jìn)一步提高磷硅對(duì)耐火材料的協(xié)同效應(yīng)。

4 水滑石-石墨烯復(fù)合阻燃研究

水滑石是由層間陰離子及帶正電荷層板堆積而成的二維層狀材料，具有主體層板金屬離子組成的可調(diào)變性、主體層板電荷密度及其分布的可調(diào)變性、插層陰離子客體種類及數(shù)量可調(diào)變性和層內(nèi)空間可調(diào)變性等多種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可將其引入高分子基體中，從而廣泛應(yīng)用于阻燃、吸附和催化等不同的領(lǐng)域。而石墨烯也是一種二維層狀材料，是目前已知最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、超強(qiáng)導(dǎo)電性、超高強(qiáng)度和優(yōu)異的韌度等特性，可將其引入高分子基體中，由于其特殊的組成和結(jié)構(gòu)，可廣泛應(yīng)用在阻燃、電子信息和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。因此，水滑石和石墨烯兩種二維層狀材料在阻燃領(lǐng)域均有一定的發(fā)展前景。為進(jìn)一步提高高分子材料的阻燃性能，有不少研究者采用不同方法制備水滑石-石墨烯（LDHrGO）復(fù)合材料，并將其引入高分子體系中，制備聚合物基LDH-rGO復(fù)合材料，探究其阻燃性能。

5 展望

隨著人類社會(huì)的發(fā)展，復(fù)合性材料的阻燃性能沿著高效、綠色、環(huán)境友好的道路發(fā)展，而且必須同時(shí)兼顧其抗老化能力、彎曲拉伸強(qiáng)度及沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能。單一阻燃劑無法滿足材料的高性能，對(duì)聚合物材料力學(xué)性能影響大，多種阻燃劑的協(xié)同效果是一個(gè)研究熱點(diǎn)，但各種阻燃劑在復(fù)配過程中可能出現(xiàn)交互影響或其他新的問題，協(xié)同機(jī)制探討及阻燃劑改性將成為阻燃劑研究的方向。