劉子利，吳晨穎，劉希琴，魏東博，包金芳，朱 俊，陳新祥

（1.南京航空航天大學 材料科學與技術學院，江蘇 南京 210016；2.常熟中聯(lián)光電新材料有限責任公司，江蘇 常熟 215542；3.江蘇中利集團股份有限公司，江蘇 常熟 215542）

0 引言

聚乙烯乙酸乙烯酯/低密度聚乙烯（EVA/LDPE）共混物具有良好的高電阻特性和加工性能，但因其高脂肪烴的結構燃點低，所以對其進行無鹵無機阻燃改性是當前重要的研究方向。高效環(huán)保的氫氧化物無機填充型阻燃劑因其較好的經(jīng)濟性和易于投入批量生產(chǎn)等優(yōu)勢而獲得廣泛應用[1-3]。氫氧化鋁（ATH）的起始熱分解溫度為180～200℃，在熱解過程中大量吸熱并不斷釋放出結晶水（質(zhì)量分數(shù)為34.6%），因而在加工溫度低的EVA/LDPE阻燃產(chǎn)品生產(chǎn)中獲得廣泛的應用，但ATH用量達到60%或150份以上才能達到阻燃效果的要求[4-8]。由于ATH阻燃劑與基體相容性差，易導致基體粒子團聚，雖然對其表面改性或者在共混或螺桿擠出時加入分散劑、增容劑可以促進ATH與基體結合，但添加大量的ATH微粉會限制基體高分子鏈的運動，降低復合材料的斷裂伸長率和拉伸強度（60%和9 MPa以下）。采用納米級氫氧化物可大幅減少添加量并使復合材料獲得良好的力學性能和阻燃性能，但納米氫氧化物粉體制造成本較高，而且存在嚴重的團聚問題，難以在樹脂基體中分散均勻，不能充分發(fā)揮其應有的優(yōu)勢，無法在規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)中獲得應用[2-3,5-6,8-10]。

堿式硫酸鎂（MHSH）晶須強度模量高，具有與氫氧化物類似的熱降解吸熱和釋放結晶水的過程，MHSH晶須作為阻燃填料和增強體在聚乙烯（PE）、EVA、聚丙烯（PP）、丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）、硅橡膠等樹脂基材料的增韌阻燃應用已有較多的研究[9-16]。有研究表明，盡管MHSH晶須的加入能夠顯著提升EVA/LDPE復合材料的阻燃性能，但MHSH晶須和ATH混合加入?yún)s降低了復合材料的拉伸性能，特別是斷裂伸長率[2,9]。微膠囊紅磷（MRP）是一種高效低毒低煙的環(huán)境友好型阻燃劑，克服了紅磷本身易吸濕受潮、易氧化、長時間接觸空氣會放出劇毒的磷化氫氣體、與樹脂相容性差等缺點，與ATH、氫氧化鎂及MHSH協(xié)同改性LDPE、EVA、聚苯乙烯、聚丙烯和硅橡膠等材料表現(xiàn)出較好的阻燃效果[10,14,16-19]。作為常用的阻燃劑，硼酸鋅（zinc borate，簡稱ZnB）和硼砂與氫氧化物、膨脹型阻燃劑、磷系阻燃劑等混合使用在提高各種樹脂基復合材料的阻燃性能上也具有非常好的效果[20-21]。

本研究在MHSH和ATH填充EVA/LDPE共混物的基礎上，分別添加硼砂、ZnB和MRP制備多元協(xié)效阻燃的EVA/LDPE復合材料，研究含MHSH晶須多元協(xié)效阻燃劑對EVA/LDPE復合材料阻燃性能、力學性能和電學性能的影響。

1 實驗

1.1 原材料

EVA原料為臺灣臺塑工業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，其型號為7470M，熔融指數(shù)為7.5 g/10 min（ASTM D-1238，100℃，1.2 kg），其中乙酸乙烯質(zhì)量分數(shù)為26%；LDPE為中煤集團陜西榆林能源化工有限公司生產(chǎn)，其型號為7042，熔融指數(shù)為2.0 g/10 min（ASTM D-1238，100℃ 1.2 kg）；增容劑采用江蘇佳易容相容劑有限公司生產(chǎn)的馬來酸酐接枝聚乙烯（PE-g-MA），其型號為211LM，馬來酸酐接枝率為0.5%；采用上海尚瑞格塑膠有限公司生產(chǎn)的型號為S2503的硅酮母粒，用以提高樹脂在共混過程中的流動和脫模性能；抗氧化劑為北京極易化工有限公司生產(chǎn)，其型號為1010，共混中加入的黑色母由青島威東科橡塑科技有限公司生產(chǎn)；N,N-亞乙基雙脂肪酰胺接枝物由常熟中聯(lián)光電新材料有限責任公司提供，其型號為TAS2A，熔點為65℃；ATH由山東中順新材料科技有限公司生產(chǎn)，其型號為100；MHSH晶須由上海峰竺復合新材料科技有限公司提供 ，其型號為 NP-YW1，分子式為 MgSO4·5Mg(OH)2·3H2O，表觀密度為 2.3 g/cm3，直徑為1.0 μm，長度為10～60 μm，長徑比為30～40；MRP由上海卓聿化工有限公司提供，其型號為RP-85；ZnB由濟南森諾新材料科技有限公司提供，其型號為SN-303；硼砂為工業(yè)級產(chǎn)品。

1.2 儀器設備

轉矩流變儀，XSS-300型，上海科創(chuàng)橡塑機械設備有限公司；開放式煉膠機，X(S)K-160型，上海雙翼橡塑機械設備有限公司；冷壓平板硫化機，QLB-50型，泰州祥興橡塑機械有限公司；熱分析儀，209F3型，德國Netzsch公司；氧指數(shù)儀，YH-8990型，東莞越華電子科技有限公司；錐形量熱儀，F(xiàn)TT-134型，英國FTT公司；掃描電子顯微鏡，HitachiS-4800型，日本日立公司；拉伸試驗機，JH-10KN型，上海簡戶儀器設備有限公司；邵氏硬度計，LX-A型，上海六菱儀器廠；高阻計，ZC-90E型，上海太歐電子有限公司；交流介質(zhì)強度試驗儀，ADT-5/50型，上海藍波高電壓技術設備有限公司。

1.3 試樣制備

在MHSH晶須和ATH填充EVA/LDPE共混物的基礎上，分別添加硼砂、ZnB和MRP以部分取代ATH，從而制備多元協(xié)效阻燃EVA/LDPE復合材料。采用轉矩流變儀按表1所述配比進行共融混料，EVA/LDPE/PE-g-MA基體材料的質(zhì)量份數(shù)之比為75∶15∶10。S0為添加ATH和MHSH晶須的對照組試樣（成分接近文獻[2]和文獻[9]中的B2試樣），S1、S2和S3表示在保持阻燃劑添加量不變的情況下，分別添加14份的硼砂、ZnB和MRP制備的含MHSH晶須多元協(xié)效阻燃EVA/LDPE復合材料試樣。所有試樣均含有0.5份抗氧劑1010、2份硅酮母粒、1份TAS-2A和2份黑色母。

表1 多元協(xié)效阻燃EVA/LDPE復合材料的組成Tab 1 Compositions of EVA/LDPE composites with multicomponent synergistic flame retardant

開啟轉矩流變儀，將3個加熱區(qū)預熱至145℃，按表1所述配比稱取EVA共聚物母粒、LDPE母粒、PE-g-MA母粒和黑色母粒預混合，然后由喂料斗倒入轉矩流變儀轉子腔內(nèi)，以40 r/min的轉速攪拌1～3 min將基體物料混合均勻。按表1所述配比稱取ATH、MHSH、潤滑劑硅酮母粒、抗氧劑1010、TAS-2A，預混合后由喂料斗倒入轉矩流變儀轉子腔中，攪拌共混30 min，使組分充分混合均勻。停止轉矩流變儀，打開轉子腔，取出混料在開放式煉膠機上，溫度為100℃下熱壓成片狀樣品。

采用平板硫化機制備厚度為1～3 mm的平板試樣。將開放式煉膠機上熱壓成的片狀樣品剪下足夠分量放入壓制模具中在175℃下進行壓制（標準壓制鐵板模具厚度為1、2、3 mm），然后放入冷壓平板硫化機上冷壓4 min，將鐵板模具中的平板標準試樣取出后放在沖片機上制備出所需尺寸的待測樣品。

1.4 性能表征

EVA/LDPE復合材料的熱穩(wěn)定性能采用熱分析儀測試，樣品質(zhì)量為6 mg，在氮氣氣氛下以20℃/min的升溫速率從室溫加熱至800℃；極限氧指數(shù)（LOI），按照ASTM D2863采用氧指數(shù)儀測試，試樣尺寸為150 mm×（6.5±0.5）mm×3 mm；燃燒性能根據(jù)ASTM 1354-04a采用錐形量熱儀（CCT）測試，試樣尺寸為（100±10）mm×（100±10）mm×3 mm，熱流密度為25 kW/m2；采用HitachiS-4800型掃描電子顯微鏡及其附帶的能譜分析（EDS）觀察極限氧指數(shù)實驗后試樣頭部燃燒殘留產(chǎn)物形貌和成分分布；采用拉伸實驗機按照GB/T 1040.3—2006測試復合材料的拉伸強度和斷裂伸長率，拉伸速率為250 mm/min，標距為20 mm；邵氏硬度根據(jù)GB/T 2411—2008測試；復合材料電阻值采用高阻計按照GB/T 1410—2006測試，試樣尺寸為Φ50 mm，厚度為1 mm的圓片；復合材料電氣強度采用交流介質(zhì)強度實驗儀根據(jù)GB/T 1408.1—2016測試。

2 結果與討論

2.1 EVA/LDPE復合材料的熱穩(wěn)定性

圖1為EVA/LDPE復合材料熱重測試的TGA曲線和DTG曲線，復合材料的初始分解溫度（Td）、失重峰值溫度（Tp1，Tp2，Tp3）與對應的質(zhì)量變化速率（R1，R2，R3，其絕對值為失重速率）和質(zhì)量殘留率（C1，C2，C3）、800℃下的殘留率數(shù)據(jù)列于表2。從圖1和表2可以看出，所有試樣的TGA曲線熱降解趨勢相同，表明在混合MHSH晶須和ATH基礎上分別添加硼砂、ZnB和MRP沒有改變復合材料的主要熱降解過程。S3試樣的初始分解溫度Td最高，S1試樣的Td最低。S1試樣的3個失重速率峰值溫度Tp均與S0試樣的Tp相同，S2試樣的Tp3溫度比S0提高了5℃，而S3試樣的Tp2和Tp3比S0試樣分別提高了5℃和10℃，即加入ZnB和MRP均提升了復合材料的熱穩(wěn)定性，但加入MRP的效果更好。

表2 EVA/LDPE復合材料試樣熱重實驗的特征數(shù)據(jù)Tab.2 Characteristic data of thermogravimetric test of EVA/LDPE composite samples

圖1 EVA/LDPE復合材料熱重測試TGA曲線和DTG曲線Fig.1 TGA and DTG curves of EVA/LDPE composites

盡管S1試樣的800℃殘留率最高，S0試樣的殘留率最低，但對比S1與S0試樣的熱重實驗結果可以看出，S1試樣在加熱過程的初期（低于320℃）失重速率最高（圖1(b)），在Tp1時的質(zhì)量殘留率C1最小，此后其失重速率變小并在Tp2時最低，其原因可能是硼砂（Na2B4O7·10H2O）在60℃較快失去8個結晶水并在320℃時失去全部結晶水，從而導致復合材料在較低溫度下分解、熱穩(wěn)定性降低[2]。與S0試樣相比，S2和S3試樣在Tp1和Tp2溫度下的失重速度均較低并且在整個實驗溫度范圍內(nèi)質(zhì)量殘留率都較高，復合材料的熱穩(wěn)定性更好。

2.2 EVA/LDPE復合材料的阻燃性能

經(jīng)測試，S0、S1、S2、S3復合材料試樣的LOI值分別為26.4%、26.3%、26.8%和28.4%，表明加入硼砂和ZnB對極限氧指數(shù)的提升效果較小，而MRP的加入對復合體系氧指數(shù)有明顯提升。圖2為EVA/LDPE復合材料試樣LOI測試后的數(shù)碼照片。從圖2可以看出，S0試樣頭部燃燒殘余呈現(xiàn)鼓起的泡狀，炭層連續(xù)性不好，容易脫落；S1試樣頭部表層是灰狀物并連接著黑色的未燃燒區(qū)域，由于硼砂在較低溫度會發(fā)生大量失水導致燃燒時材料內(nèi)部發(fā)生劇烈的膨脹，火焰極易穿透蔓延到下面未完全燃燒的材料部分，破壞了表面燃燒新形成的炭層連續(xù)性而形成多孔的形貌；S2試樣燃燒頭部的殘余物較為連續(xù)，殘余物量比試樣S0更多，并且炭層部分比S0更加牢固，燃燒時的滴落現(xiàn)象改善；S3試樣燃燒過程持續(xù)時間較短，沒有觀察到燃燒滴落現(xiàn)象的出現(xiàn)，樣條燃燒頭部與未點燃區(qū)域連接性較好，燃燒后部分表面呈現(xiàn)黑色連續(xù)炭層，表面致密沒有孔洞。

圖2 EVA/LDPE復合材料試樣LOI測試后的數(shù)碼照片F(xiàn)ig.2 Digital photos of EVA/LDPE composites after LOI test

熱釋放率（HRR）曲線、HRR峰值（pHRR）、總熱釋放（THR）曲線、點燃時間（TTI）、總煙釋放（TSR）曲線是評估材料防火安全性最有效的參數(shù)。圖3為EVA/LDPE復合材料試樣CCT測試的HRR和THR曲線，實驗數(shù)據(jù)如表3所示。從圖3和表3可以看出，所有試樣的HRR曲線均出現(xiàn)了多峰的特征，S0試樣曲線的pHRR最高，為315.32 kW/m2，S3試樣的pHRR最低，為219.86 kW/m2，比未加MRP的S0試樣降低了30.3%；在THR曲線中，S0的總熱釋放值（THR）為23.13 MJ/m2，S1、S2和S3的THR分別為21.36、22.64、19.38 MJ/m2，S3曲線變化較平緩并且燃燒結束時最終熱釋放值最低，表明S3試樣燃燒劇烈程度最低。S0試樣的TTI與達到pHRR的時間（tp）分別為55 s和135 s，S1、S2試樣的TTI均為45 s，tp分別為95 s和90 s，表明S1和S2試樣點燃過程和整體燃燒階段提前，而S3試樣的TTI滯后至59 s，但tp與S0試樣保持一致。在TSR中，只有S2試樣有所下降，S1和S3試樣都出現(xiàn)了上升，其中S3達到了418.19 m2/m2，其主要原因是紅磷燃燒時氧化或分解產(chǎn)生的揮發(fā)性磷活性自由基產(chǎn)物（P·、PO·、PO2·和HPO·）清除了火焰中的H·和HO·等活性自由基，導致鏈式反應難以進行，造成揮發(fā)性氣體不完全燃燒和煙氣釋放量增加[2,10,17]。TSR不是一個孤立的靜態(tài)量，需要通過熱釋放過程、生煙速率等指標綜合來看?；饎菰鲩L指數(shù)（FGI，其值為pHRR/tp）和防火性能指數(shù)（FPI，其值為TTI/pHRR）用于比較火災燃燒過程中的安全性能，F(xiàn)GI越小，F(xiàn)PI越大，說明材料越不易燃，安全性高。添加硼砂和ZnB雖然可以降低S1和S2試樣的THR值，但是tp縮短會導致火勢增長較快，F(xiàn)GI值增大，而添加MRP對S3材料的tp沒有影響，降低了pHRR，使S3試樣的FGI明顯降低至最小值1.628 6，同時FPI提升至最高值0.268 4。

圖3 EVA/LDPE復合材料試樣的CCT測試Fig.3 CCT test of EVA/LDPE composites samples

表3 EVA/LDPE復合材料試樣的CCT實驗數(shù)據(jù)Tab.3 The CCT test data of EVA/LDPE composite samples

2.3 燃燒炭層組織與阻燃機理分析

圖4為錐形量熱儀測試后試樣的錫紙包裹殘留炭層宏觀數(shù)碼照片。從圖4可以看出，S0試樣燃燒殘留炭層較薄且表面的孔隙較多，縱橫交錯的裂紋較多，殘余質(zhì)量?。籗1試樣燃燒殘留炭層膨脹較為劇烈，強度不高而易破裂；S2試樣殘留炭層表面裂紋和孔隙相比S0試樣有所減少，在燃燒階段過程因炭層強度較低仍存在破壞現(xiàn)象；S3試樣殘留炭層的裂紋明顯減少，表面連續(xù)致密，可以有效地抑制燃燒反應的進行。

圖4 EVA/LDPE復合材料CCT實驗后的殘留炭層數(shù)碼照片F(xiàn)ig 4 Digital photos of residual carbon layer of EVE/LDPE composites after CCT test

圖5為EVA/LDPE復合材料LOI實驗燃燒頭部殘留炭層SEM形貌。從圖5可以看出，S0試樣表面有許多裸露的晶須及顆粒狀的物質(zhì)，殘留炭層縫隙較多不致密，對燃燒過程中內(nèi)外部的物質(zhì)和能量交換隔絕阻滯效果較差。S1試樣殘留炭層表面較不平整，晶須、ATH顆粒的熱解產(chǎn)物間出現(xiàn)了較多深而大的孔洞（其尺寸達到10～20 μm），燃燒過程中可燃性氣體和氧通過這些孔洞使氧化燃燒過程持續(xù)進行，導致LOI值較低。S1試樣殘留炭層中的孔洞可能是由于硼砂在較低溫度下迅速的失去結晶水，燃燒表面體積迅速膨脹，釋放的水蒸氣沖破了燃燒表面的隔絕層后形成的，這與圖4中S1試樣在頭部宏觀數(shù)碼照片中出現(xiàn)的許多肉眼可見的微孔現(xiàn)象一致。S2試樣表面炭層表面較為致密，觀察到的孔隙較少，原因在于ZnB（2ZnO·3B2O3·3.5H2O）在290～450℃之間會發(fā)生吸熱分解（503 kJ/kg）生成水、硼酸（H3BO3）和氧化硼（B2O3），B2O3在 350℃會發(fā)生軟化、500℃以上會形成流動的玻璃狀粘質(zhì)層鋪蓋在燃燒物表面并與MHSH晶須和ATH熱解產(chǎn)物一起形成隔離炭層[2,6,20]。由于ZnB失去結晶水至形成流動的玻璃狀B2O3鋪蓋燃燒物表面的炭層過程中有較大的溫度間隔，450℃前較低溫度的氣相阻燃和高于500℃后的凝聚相阻燃作用使復合材料HRR曲線上出現(xiàn)兩個峰（如圖3所示），較高的凝聚相阻燃作用溫度導致S2試樣殘留炭層表面（圖5(c)）看到大量裸露的晶須和顆粒狀的燃燒殘留物質(zhì)，表明這些殘留物質(zhì)與玻璃狀粘質(zhì)層結合不夠緊密。從S3試樣殘留炭層形貌（圖5(d)）可以看出，除少量零星分布外，絕大部分的晶須和顆粒狀物質(zhì)凹陷在表層內(nèi)形成了較為連續(xù)致密的隔絕層。LOI和CCT測試結果和測試后殘留物的形貌觀察均表明S3試樣具有最好的阻燃效果。

圖5 EVA/LDPE復合材料LOI實驗燃燒頭部殘留炭層SEM形貌Fig.5 SEM photos of residual carbon layer of EVE/LDPE composites combustion head in LOI test

為了進一步研究MRP對致密炭層形成的影響和阻燃作用，圖6給出了LOI實驗后S3試樣燃燒殘留炭層形貌及EDS分析。從圖6的殘留炭層微觀形貌及Mg、Al和P的元素分布特點可以看出，除了非常少量的MHSH晶須和ATH顆粒熱解產(chǎn)物裸露殘留炭層表面外，大部分熱解產(chǎn)物都陷在炭層內(nèi)部構成了一個致密隔絕層。熱、可燃物和氧是支持燃燒的三要素，干擾其中的任一要素都可以中斷或抑制燃燒的進行。結合LOI和CCT實驗后試樣殘留炭層的形貌和微觀分析結果，MHSH晶須、ATH和MRP協(xié)效阻燃EVA/LDPE復合材料的阻燃機理源于氣相阻燃和凝聚相阻燃的協(xié)同效應：在EVA/LDPE復合材料表面開始燃燒時，ATH熱解為Al2O3，MHSH晶須在20～273℃、275～353℃和356～473℃受熱分解分別失去結晶水和水分子形成MgSO4·5Mg(OH)2·2H2O、MgSO4·5Mg(OH)2和配位化學物MgSO4·5MgO，MgSO4·5MgO 在 910～1 081℃溫度范圍內(nèi)進一步完全分解成為晶須狀的氧化鎂[2,9,15]。文獻[10]和[11]研究表明，MgSO4·5Mg(OH)2熱解失去水分子的產(chǎn)物為MgSO4和MgO，復合材料燃燒后MHSH的熱解產(chǎn)物為MgO[16]。結合圖1所示的復合材料熱重實驗結果，本研究認為炭層中晶須狀的MHSH熱解產(chǎn)物應是MgSO4·5MgO和最終分解產(chǎn)物MgO的混合物。ATH和MHSH晶須的多級吸熱分解降低了可燃物表面的溫度，釋放的水蒸氣稀釋了EVA/LDPE基體受熱分解釋放的可燃性氣體。MHSH晶須熱解產(chǎn)物繼承了晶須原來的形態(tài)，隨著燃燒過程的進行堆積交錯形成網(wǎng)狀結構，在網(wǎng)格內(nèi)分布著Al2O3顆粒。炭層中晶須、ATH顆粒熱解產(chǎn)物的網(wǎng)狀結構具有“迷宮效應”，延長了可燃性氣體穿過達到外部燃燒區(qū)域的路徑。因此，MHSH、ATH在燃燒過程中起到了氣相阻燃的作用[2,9-10,15-16]。在燃燒過程中MHSH、ATH熱解產(chǎn)物有效催化燃燒樹脂基體成炭，加快炭層形成[2-3,9]。與此同時，燃燒表面的MRP在400～450℃的溫度下解聚形成白磷，白磷氧化生成P2O5，P2O5與ATH、MHSH晶須分解釋放的水在燃燒表面形成了強脫水性磷酸、焦磷酸、聚磷酸等玻璃狀的流動物質(zhì)。這些玻璃狀的流動物質(zhì)在水蒸氣等高溫氣體和熱能推動下在燃燒表面流動并加速基體碳化，不但填充了晶須網(wǎng)格間孔隙，而且與晶須、ATH顆粒的熱解產(chǎn)物反應生成高熔點的鋁和鎂的磷酸鹽（如圖6所示），從而將炭層中松散的Al2O3顆粒和MHSH晶須熱解產(chǎn)物粘結在一起，在燃燒基體表面搭建起致密穩(wěn)定的阻隔炭層（如圖5(d)～6所示），有效隔絕了內(nèi)外物質(zhì)的交換和熱的傳導，阻止了鏈式燃燒反應進行，TTI和tp值增大，pHRR大幅減小。因此，3種阻燃劑協(xié)同作用表現(xiàn)出優(yōu)異的凝聚相阻燃效果[2,10,16-19]。

圖6 LOI實驗后S3試樣燃燒殘留炭層形貌及EDS分析Fig.6 Morphology and EDS analysis of combustion carbon layer in S3 sample after LOI test

2.4 EVA/LDPE復合材料的力學性能與電學性能

EVA/LDPE復合材料試樣的力學性能和電學性能測試結果如表4所示。

表4 EVA/LDPE復合材料試樣的力學性能和電學性能Tab.4 Mechanical and electrical properties of EVE/LDPE composite samples

從表4可以看出，S0試樣的拉伸強度和斷裂伸長率分別為10.44 MPa和95.54%，添加硼砂的S1試樣拉伸強度降低至7.24 MPa，斷裂伸長率提升至163.96%，引入ZnB、MRP的S2、S3試樣拉伸強度略微提升至11.08 MPa和10.83 MPa，斷裂伸長率卻大幅降低至60.06%和67.66%。與S0試樣相比，硼砂的加入對S1試樣的邵氏硬度無影響，S2、S3試樣的邵氏硬度略有下降，表明ZnB和MRP的加入對硬度的提升效果不如ATH。S0和S3試樣表現(xiàn)出良好的電絕緣性能，S3試樣的電氣強度和體積電阻率分別為33.3 MV/m和1.12×1013Ω·m。S2試樣的電氣強度和體積電阻率略有降低。S1試樣的電氣強度和體積電阻率出現(xiàn)了明顯的下降，其原因在于硼砂在共混過程中分散性差而導致分布不均勻，在高電壓下對電荷遷移速度的限制減弱，基團之間載流子導電概率增加，引起絕緣性能降低。

3 結論

（1）在混合MHSH晶須和ATH基礎上添加硼酸制備的EVA/LDPE復合材料S1試樣盡管800℃殘留率最高，但初始分解溫度Td最低。添加ZnB和MRP對復合材料的影響作用相似，其中添加MRP試樣的Td、Tp2、Tp3溫度和 800℃殘留率顯著提高，熱穩(wěn)定性最好。

（2）與對照組和添加硼砂和ZnB試樣相比，添加MRP對提高EVA/LDPE復合材料的阻燃性能具有最佳效果，其pHRR和THR值分別降低至219.86 kW/m2、19.38 MJ/m2，點燃時間 TTI和極限氧指數(shù)LOI值提高至59 s、28.4%，樣條無熔融滴落現(xiàn)象，炭層連續(xù)致密。MRP、MHSH晶須、ATH的協(xié)效阻燃復合材料的機理源于氣相阻燃和凝聚相阻燃的協(xié)同效應。

（3）硼砂的引入大幅降低了EVA/LDPE復合材料的拉伸強度，斷裂伸長率有所提高。添加MRP、ZnB對復合材料的拉伸強度和邵氏硬度影響較小，但降低了復合材料的斷裂伸長率。添加MRP的EVA/LDPE復合材料試樣具有良好的電絕緣性能，電氣強度和體積電阻率分別為33.3 MV/m和1.12×1013Ω·m。