编号：CYYJ043561
篇名：Ti3C2Tx和TiO2(R)对LDPE复合材料阻燃性的影响及机理
作者：唐凯 蒋阳 谢于辉 谢德龙
关键词： 低密度聚乙烯 碳化钛 阻燃改性复合材料 锐钛矿型二氧化钛 凝聚相阻燃机制
机构： 昆明理工大学化学工程学院 云南省磷化工节能与新材料重点实验室 云南省环境友好高分子国际联合实验室
摘要： 本文探讨了采用刻蚀法制备的碳化钛(Ti3C2Tx)和商用锐钛矿型二氧化钛[TiO2(R)]作为阻燃添加剂对线型低密度聚乙烯(LDPE)阻燃性的影响及机理。结果表明,Ti3C2Tx的添加使LDPE的热释放速率峰值(PHRR)降低了29.8%,烟释放速率(SPR)降低了34.2%,而TiO2(R)虽然也提高了热稳定性,但其降低效果不如Ti3C2Tx显著。极限氧指数(LOI)测试结果表明,Ti3C2Tx添加的LDPE的LOI提高了5%,达到18.7%,而添加质量分数8%TiO2(R)的LDPE的LOI最高达到了19.7%。锥形量热测试进一步证实了Ti3C2Tx在阻燃方面的优越性,其添加使得LDPE的热释放总量(THR)降低了7.5%。相比之下,TiO2(R)虽然提高了LDPE的热稳定性,但其对降低热释放速率和烟释放速率的效果不如Ti3C2Tx显著。热重-傅里叶红外光谱联用仪(TG-FTIR)的结果表明,Ti3C2Tx和TiO2(R)均未改变LDPE的热分解路径,但在凝聚相中,Ti3C2Tx通过形成残炭层更有效地阻碍了燃烧过程。扫描电子显微镜(SEM)和元素分析(EDS)显示Ti3C2Tx在燃烧后部分维持了其片层结构,表明其在催化成炭和物理屏障方面的双重作用。本研究突出了Ti3C2Tx作为新型阻燃剂在提高LDPE阻燃性方面的潜力,并为开发新型高效阻燃聚合物材料提供了科学依据。
