可膨胀石墨与哌嗪改性聚磷酸铵协效阻燃改性天然橡胶研究

摘要

通过复配哌嗪改性聚磷酸铵（Pa-APP）与可膨胀石墨（EG）开发了高性能阻燃天然橡胶复合材料。结果表明：30%Pa-APP单一阻燃剂体系使复合材料热释放速率峰值降低66.2%（由788.8 kW/m²降至266.5 kW/m²），极限氧指数提升至31.2%，但UL-94仅达V-2级。引入EG后形成协同阻燃效应，15%EG-15%Pa-APP复配体系实现UL-94 V-0等级，总产烟量降低60.4%（由13.00 m²降至5.39 m²），燃烧峰半高宽增加62%，显著延缓火势蔓延。该体系同时平衡力学性能，拉伸强度达12.81 MPa（较纯胶升高41.5%），断裂伸长率保持544%，硫化交联密度提升使永久变形率降低25%。微观分析证实15%EG-15%Pa-APP形成致密膨胀炭层（层间距3.2 nm），兼具物理屏障与化学催化阻燃作用。本研究为开发低烟、自熄型橡胶材料提供了新策略。

关键词

天然橡胶 / 哌嗪改性聚磷酸铵 / 可膨胀石墨 / 协同阻燃

基金资助

云南省重点研发计划(202403AA080003); 云南省基础研究计划-昆明理工大学“双一流”创建联合专项(202201BE070001-031)