层次的纳米/微阵列结构的CuMgAl-LDH/rGO混合体,显著提高了柔性聚乙烯化物的阻燃性和烟雾抑制性能
Zixuan Zhang1, Yuyang Chen1, Defu Wang1
1State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Box 98, Beijing 100029, China.
ACS applied materials & interfaces
|October 29, 2024
概括
这项研究开发了一种新的CuMgAl-LDH/rGO混合材料,以提高阻燃性和减少聚合物复合材料中的烟雾. 这种新材料显著提高了聚乙烯 (PVC) 纳米复合材料的安全性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 聚合物纳米复合材料往往需要增强的阻燃性和烟雾抑制安全应用.
- 层状双氧化物 (LDHs) 和减少的氧化石墨烯 (rGO) 已知其在改善材料性能方面的潜力.
研究的目的:
- 为了创建一个层次的纳米/微阵列结构的CuMgAl-LDH/rGO混合.
- 研究这种混合物在增强聚合物纳米复合材料,特别是聚乙烯 (PVC) 的阻燃性和烟雾抑制方面的有效性.
主要方法:
- 合成了一个CuMgAl-LDH/rGO混合体,具有特定的纳米/微阵列结构.
- 将混合物纳入PVC中,形成G-CuMgAl/PVC纳米复合材料.
- 使用限制氧指数 (LOI) 和UL-94测试评估的阻燃性.
- 通过测量峰值热释放率 (PHRR),总热释放率 (THR),最大平均热释放率 (MARHE),峰值烟雾产量 (PSPR),总烟雾产量 (TSP) 和平均有效燃烧热量 (av-EHC) 来评估烟雾抑制特性.
主要成果:
- 该G-CuMgAl/PVC复合物获得了35.8%的LOI (比原始PVC增加6.4%) 和UL-94 V-0评级.
- 与原始PVC相比,PHRR (-40.2%),THR (-24.3%),MARHE (-41.6%),PSPR (-37.8%),TSP (-31.3%) 和av-EHC (-15.2%) 的显著降低被观察到.
- 增强的特性归因于纳米/微结构内的协同作用,阻碍了热量,质量和O2传输,并在凝结阶段创建了一个曲折的路径.
结论:
- CuMgAl-LDH和rGO的合理整合创造了一个高效的混合物,用于改善聚合物纳米复合材料中的阻燃性和烟雾抑制.
- 层次的纳米/微阵列结构在协同阻燃剂和烟雾抑制机制中起着至关重要的作用.
- 这种方法为设计先进的LDH/rGO混合体提供了一种新的策略,可以广泛应用于提高各种聚合物材料的安全性.
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