摘 要 纳米氧化锌（ZnO）具有优异的物理性能，可在聚合物热解过程中促进催化成炭，提高材料的阻燃性能和热稳定性。本文将氧化锌与传统的EVA/Mg(OH)2阻燃体系复配，通过热失重分析（TGA）、垂直燃烧（UL-94）、极限氧指数（LOI）和锥型量热仪（CONE）测试评估了氧化锌对EVA/Mg(OH)2阻燃体系的热稳定性及阻燃性能的影响。结果表明，ZnO替代4%的Mg(OH)2后，热降解温度升高，残留物增多，热稳定性明显增强；同时氧指数、热释放速率峰值和平均热释放值都有所下降，说明ZnO部分替代Mg(OH)2后，EVA/Mg(OH)2 复合材料的阻燃性能得以提升。

关键词 纳米氧化锌，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，氢氧化镁，阻燃剂锑伴侣

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是近年来发展迅速的一种热塑性高分子材料，具有良好的柔韧性、低温韧性和耐应力开裂性能，适用于挤出、注塑等多种加工方式，应用领域非常广泛， 主要应用于电线电缆、泡沫塑料制品、医用导管和绝缘薄膜等领域[1]。但纯EVA的极限氧指数较低，极易点燃且产烟量大，这些缺点限制了EVA在火安全相关领域的应用。为扩大EVA的应用范围，通常采用在加工过程中加入阻燃剂来提高EVA复合材料的阻燃性能锑伴侣阻燃剂。

EVA无卤阻燃体系主要采用无机化合物氢氧化铝(ATH)和氢氧化镁(MH)作为阻燃剂，但ATH和MH阻燃效率低，添加含量需在50%以上，容易损伤基体的力学性能。而20世纪90世纪以 来，聚合物纳米复合材料成为阻燃领域研究的焦点，少量纳米粒子均匀分散在聚合物中即可大幅降低热释放速率峰值，但在氧指数、垂直燃烧等传统测试中效果并不理想[2]。因此，选择合适的纳米粒子与传统阻燃体系复配，成为提高EVA阻燃效率最有希望的方法之一。

纳米氧化锌(ZnO)具有一系列优异的化学、物理、表面和界面性质，被广泛研究并应用于磁、 光、电和催化等领域[3]。研究显示[4-6]，过渡金属氧化物如二氧化钛(TiO2)、氧化亚铜(Cu2O)和ZnO 等具有一定的催化成炭作用，在聚合物材料中通常用作增效剂和有毒气体抑制剂；本文将ZnO 部分替代EVA/Mg(OH)2体系中的Mg(OH)2，研究纳米ZnO在EVA/Mg(OH)2复合材料中的阻燃作用卖阻燃剂的小女孩。

2.1 热稳定性

在氮气气氛下，对样品EVA/ Mg(OH)2和EVA/ Mg(OH)2/ZnO进行热重分析，热失重曲线和数据分别如图1和表1所示。在氮气气氛中，EVA/Mg(OH)2复合材料热降解主要集中在300-500℃ 之间，初始分解温度（T5%）为331.3℃；降解分两步进行，对应的最大热分解温度（Tmax）分别为346.8℃和463.0℃，800℃时残余质量为35.38%。纳米ZnO替代4% Mg(OH)2后，复合材料的T5%、Tmax1和Tmax2分别提高了3.3℃、5.9℃和3.6℃，800℃时残余质量41.18%，增加了58%，说明ZnO提高了EVA/ Mg(OH)2复合材料的热稳定性。阻燃剂伴侣锑。

热失重测试中残余量的增加，是由于ZnO在EVA复合材料热降解过程中起到了凝聚相催化成炭的作用，对气相产物的生成有一定的抑制作用，所以使得最终固相残余物增多。此外，纳米氧化锌热稳定性强，自身不会低温分解，不会引起热分解温度提前。EVA降解形成的凝聚相产物更加稳定，使得热降解温度得以延迟，从而提高了EVA材料的热稳定性卖阻燃剂的小女孩。

图1 EVA复合材料在氮气气氛下的TG和DTG曲线(10℃/min)

2.2 燃烧性能

通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧测试（UL-94）、锥形量热仪（CONE）等燃烧测试，可以观察分析材料的燃烧行为。从表2中可以看出，与EVA/MH相比，EVA/MH/ZnO的氧指数提高至36.0%，但在垂直燃烧测试中表现并不理想，续燃时间反而增长，EVA/MH/ZnO垂直燃烧等级降到V-1级。卖阻燃剂的小女孩分析原因，一方面是由于体系中Mg(OH)2减少，引起燃烧过程中的冷阱效应减弱， 导致自熄性变差；同时ZnO的催化成炭效应，不足以在垂直燃烧样条受火面形成足够的炭层阻挡火苗蔓延，所以最终垂直燃烧级别仅V-1。

表2 EVA复合材料的氧指数和垂直燃烧测试结果

锥形量热仪实验可以更好反应材料的火安全性能。从图2和表3中可以看出，加入纳米ZnO， 材料第一个热释放峰值有所上升，但第二个峰值明显下降。EVA/MH/ZnO的pHRR下降至185.14 kW/m2，并显著提高了火灾安全系数，说明ZnO纳米粒子在CONE实验中能够有效提升炭层质量、改善炭层屏障效应，降低材料的热释放，对EVA材料阻燃性能的提高起到了良好效果。本文是程博，宋恪淳，杨荣杰，李定华*，王银杰等专家的心血，感谢他们的工作。

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