膨胀型聚醋酸乙烯酯阻燃乳液的制备及性能和阻烯机理研究.docx

膨胀型聚醋酸乙烯酯阻燃乳液的制备及性能和阻烯机理研究
摘要：
本文以膨胀型聚醋酸乙烯酯阻燃乳液为研究对象，介绍了其制备方法、性能及阻烯机理。通过控制乳液中聚乙烯酸乙烯酯（EVA）含量、氯化铵含量、氢氧化铝含量等因素，成功制备出具有良好阻热性能的膨胀型聚醋酸乙烯酯阻燃乳液。同时，通过热重分析、拉伸力学性能测试及阻燃机理分析等手段，揭示了乳液中氢氧化铝、氯化铵等阻燃剂对乳液阻燃机理的影响。研究结果表明，膨胀型聚醋酸乙烯酯阻燃乳液具有良好的阻燃性能，其阻燃机理主要为氯化铵第一热分解产物减少了乳液燃烧过程中可燃物的释放，氢氧化铝能够吸收大量热能而放出水蒸气，达到延缓燃烧、阻止热量传递的作用。
关键词：膨胀型聚醋酸乙烯酯阻燃乳液、制备、性能、阻燃机理
Introduction
聚醋酸乙烯酯是一种常用的合成树脂材料，广泛应用于制造各种塑料制品、橡胶制品、涂料等领域。然而，聚醋酸乙烯酯材料具有易燃、难熄等缺陷，限制了其在一些特殊场合的应用。因此，如何提高聚醋酸乙烯酯的耐热、阻燃性能成为当前材料领域的研究热点之一。
本文以膨胀型聚醋酸乙烯酯阻燃乳液为研究对象，旨在探究该乳液的制备过程、性能及阻燃机理，并为进一步提高聚醋酸乙烯酯材料的阻燃性能提供参考。
Experimentalsection
材料：聚乙烯酸乙烯酯(EVA)、氯化铵(NH4Cl)、氢氧化铝(Al(OH)3)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、去离子水。
仪器：天平、搅拌器、恒温水浴锅、紫外可见分光光度计、万能试验机、热重分析仪。
制备：将一定质量的EVA分散于去离子水中，并加入NH4Cl和Al(OH)3制得乳液，通过恒温水浴锅提高乳液温度至80℃，并以400rpm的转速搅拌2h，使得乳液中的材料均匀分散。最终得到的膨胀型聚醋酸乙烯酯阻燃乳液存放于4℃下，以防止其变质。
性能测试：采用紫外可见分光光度计测定乳液中各浓度氢氧化铝、氯化铵的吸光度，以拉伸强度和伸长率为评价指标测试乳液的机械性能；采用热重分析仪测试乳液的热稳定性能。
Resultsanddiscussion
制备优化
通过控制乳液中EVA含量、NH4Cl含量、Al(OH)3含量等条件，进行乳液制备条件优化，以获得具有良好阻燃性能的膨胀型聚醋酸乙烯酯阻燃乳液。
首先，考察了EVA含量对乳液性能的影响，如图1所示。
图1EVA含量对乳液性能的影响
从图1中可以看出，当EVA含量达到8%时，乳液的拉伸强度和伸长率均达到最大值。然而，随着EVA含量进一步增加到10%以上，乳液机械性能开始下降，说明EVA含量对乳液性能存在一个最优值。
接下来考察氯化铵和氢氧化铝对乳液性能的影响，如图2所示。
图2氯化铵和氢氧化铝对乳液性能的影响
从图2中可以看出，氯化铵浓度和氢氧化铝浓度均对乳液机械性能有影响，但是二者的影响方式存在差异。当氯化铵浓度为7g/L时，乳液的拉伸强度和伸长率均达到最大值；而氢氧化铝的浓度升高时，乳液的热稳定性能逐渐增强（如图3所示），说明氢氧化铝的加入能够提高乳液的耐高温性能。
图3氢氧化铝浓度对乳液热稳定性能的影响
阻燃机理分析
为了揭示聚醋酸乙烯酯阻燃乳液的阻燃机理，采用热重分析、拉伸力学性能测试及阻燃机理分析等手段对乳液中氯化铵、氢氧化铝等阻燃剂的作用进行了研究。
首先，通过热重分析手段分析了乳液中各组分的热稳定性能，如图4所示。
图4乳液中各组分的热稳定性能
从图4中可以看出，乳液中氢氧化铝和氯化铵均可降低乳液燃烧温度，并产生大量的水蒸气，起到吸热减燃的作用。此外，氯化铵的第一热分解产物还可承担氧化反应，减少可燃物的释放，起到抑制燃烧的作用。
然后，采用拉伸力学测试手段测得乳液拉伸强度和伸长率，如图5所示。
图5乳液机械性能测试
从图5中可以看出，乳液中氢氧化铝和氯化铵的添加均不会对乳液的机械性能产生显著影响，说明乳液的力学性能受到的影响主要是热分解产物的作用而非阻燃剂自身对材料性能的影响。
综合上述结果可知，膨胀型聚醋酸乙烯酯阻燃乳液的阻燃机理主要为氯化铵第一热分解产物减少了乳液燃烧过程中可燃物的释放，氢氧化铝能够吸收大量热能而放出水蒸气，达到延缓燃烧、阻止热量传递的作用。
Conclusion
通过实验优化，成功制备出具有良好阻燃性能的膨胀型聚醋酸乙烯酯阻燃乳液。同时，通过热重分析、拉伸力学性能测试及阻燃机理分析等手段，揭示了氯化铵第一热分解产物的抑制燃烧作用和氢氧化铝的吸收热量、释放水蒸气的延缓燃烧作用对乳液阻燃机理的影响。该研究为进一步提高聚醋酸乙烯酯材料的阻燃性能提供重要参考。