原位制备ZnO包裹的纳米蒙脱土通过协同作用提高木粉/聚氯乙烯复合材料的阻燃性和力学性能

理想的无机阻燃剂应该平衡 PVC 基复合材料的阻燃性和机械性能。因此,本文成功地制备了一种新型的MMT/ZnO阻燃剂,其中ZnO纳米颗粒通过将MMT与藻酸钠插层,与硝酸锌交联,然后热退火,原位附着在二维 MMT 纳米片的表面上。此时,MMT 作为原位生长 ZnO 纳米粒子的支架,阻碍了 ZnO 纳米粒子的团聚。此外,ZnO纳米颗粒还锚定在其表面,以防止MMT的聚集。将MMT/ZnO加入到WF/PVC基体中,其优异的阻燃性能和力学性能表现出 ZnO 和 MMT 纳米片之间的显著协同作用。其中,相对于WF/PVC来说,包含 6wt%的MMT/ZnO赋予WF/PVC优异的阻燃性,包括其LOI提高到了 47.9%,THR和 TSP 分别降低 30.1%和 32.2%。此外,WF/PVC 的阻燃性显著增强是由以下因素引起的:(i)ZnO 与PVC反应形成的ZnCl2可以在燃烧初期加速WF/PVC基体的降解,催化生成具有更高石墨化程度的致密连续的炭层。(ii)具有物理阻挡效应的二维层状 MMT,其可以扩展基质中的气体和热路径,从而显著提高气体阻挡性能、热稳定性和阻燃性。(iii)层状MMT可以在燃烧过程中加速在表面上形成高质量的碳硅酸盐焦层,最终包裹在焦渣中形成刚性框架。此外,最佳复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别增加了 24.6%和 36.8%。因此,成功地制备了高性能WF/PVCMZ纳米复合材料。