天然橡胶(NR)具有优异的性能和广泛的应用,但其固有的易燃性限制了其使用。由于其低导热性,天然橡胶制品在动态条件下易积聚热量,加速老化并增加火灾风险。为此,常添加膨胀石墨(EG)作为阻燃剂。然而,EG存在亲水性差、与聚合物界面粘附弱等问题,导致分散不均和团聚现象。
微胶囊化EG可改善其与聚合物的相容性,但可能降低导热性。为此,本研究引入高导热材料氮化硼(BN)和碳纳米管(CNTs),制备了BN增强微胶囊化EG(BN-EG)和CNT增强微胶囊化EG(CNT-EG),并通过原位聚合将其掺入NR复合材料中。
主要发现:
BN-EG/NR复合材料:
阻燃性: 峰值热释放速率(pHRR)降低45.06%(727.57 kW/m²,对比纯NR)。
抑烟性: 烟气生成速率下降40.42%(17.94 m²/s·m²)。
导热性: 提升205%(0.451 W/m·K)。
火安全指标: 火性能指数(FPI)达4.95×10⁻² m²s/kW,火增长速率指数(FGI)低至13.72 kW/s·m²。
CNT-EG/NR复合材料:
阻燃性: pHRR降低45.57%(723.52 kW/m²)。
力学性能: 拉伸强度提高118.8%,断裂伸长率增加23.7%。
导热性: 达到NR基线的3倍(0.46 W/m·K)。
结论:
BN或CNT增强的微胶囊化EG显著提升了NR的阻燃性、热管理能力及力学性能,适用于汽车、建筑和电气绝缘等高安全需求领域。