研究生科研创新基金2019年成果简介之五

日期:2019-06-20作者:点击:

轻纺与食品学院2016级博士研究生李映明承担的“陶瓷化阻燃聚合物复合材料的制备与性能研究”研究生科研创新基金课题,近期在《ACS Applied Materials and Interfaces》(IF=8.10)上发表题为“Simultaneously Improved Flame Retardance and Ceramifiable Property of Polymer-Based Composites via the Formed Crystalline Phase at HighTemperature”的研究论文,邓聪和王玉忠教授为该论文的通讯作者。

针对传统阻燃高分子材料燃烧后对次生灾害无法防范的难题和硅橡胶基可陶瓷化复合材料陶瓷化温度高及所形成陶瓷强度低的不足,通过选择特定的陶瓷化填料和高效的阻燃体系成功制备了以EVA为基体材料的可陶瓷化阻燃复合材料。研究发现,当该复合材料的拉伸强度为7.5 MPa,断裂伸长率为759.1%;在106Hz下,介电常数(ε)为4.0,介电损耗(tan δ)为0.199,表现出优异的介电性能;相比于纯EVA,复合材料的极限氧指数(LOI)有所提高,在垂直燃烧(UL-94)测试中虽为无级,但燃烧时的熔滴行为得到改善;燃烧测试中, 相比于纯EVA,复合材料峰值热释放(PHRR)和总热释放(THR)有了极大的降低,其中PHRR和THR分别降低到179.6 kW/m2和86.9 MJ/m2,但其总烟释放量(TSP)有一定的增加,这主要是由于APP促使EVA不完全裂解引起的。随着陶瓷化温度的提高,所烧制陶瓷的致密化程度提高,弯曲强度也逐渐提高。当陶瓷化温度为900oC时,陶瓷ceramic(3:4,900)的弯曲强度达到10.3 MPa,可以满足实际应用的需求;在热膨胀性能测试中,APP/ZB3:4玻璃体在657.2 ℃开始软化,而在1000 ℃下烧制的陶瓷软化温度为662.2 ℃,APP/ZB玻璃体在复合材料的陶瓷化过程中起着重要的作用。研究证实,复合材料陶瓷化转变机理如下:APP/ZB 在陶瓷化过程中可产生助熔作用,即APP分解产生的聚磷酸等和熔融ZB形成玻璃态的α-Zn3(PO4)2和正磷酸盐等,将MP/OMMT等残余物粘结,同时MP晶相结构逐渐被破坏,经由一个复杂的共晶反应后形成陶瓷。

该项目获得“四川大学研究生科研创新基金”资助支持,李映明为项目负责人。

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