【摘 要】
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本文采用水热法以葡萄糖为原料合成了碳微球(CMSs)和功能化碳球CMSs-Fe、CMSs-Cu、CMSs-Zn、CMSs-Y,并将它们通过溶液共混法与TPU混合制成TPU/碳微球、TPU/功能化碳球母粒。T
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本文采用水热法以葡萄糖为原料合成了碳微球(CMSs)和功能化碳球CMSs-Fe、CMSs-Cu、CMSs-Zn、CMSs-Y,并将它们通过溶液共混法与TPU混合制成TPU/碳微球、TPU/功能化碳球母粒。TPU/碳微球、TPU/功能化碳球母粒与聚磷酸铵(APP)复配作为阻燃剂通过熔融共混法与TPU混合得到阻燃TPU复合材料。通过锥形量热仪(CCT)、热重分析(TGA)热重红外联用(TG-IR)对复合材料的阻燃抑烟性能及热稳定性进行测定,通过SEM、EDS、拉曼光谱等对CCT测试的炭渣进行表征。CCT结果表明在TPU/APP/CMSs体系中:与纯TPU相比,CMSs0.25的峰值热释放速率(pHRR)降低了71.3%,峰值烟释放速率(pSPR)降低了63.4%,。而在TPU/APP/CMSs-Fe,TPU/APP/CMSs-Cu,TPU/APP/CMSs-Zn,TPU/APP/CMSs-Y体系中,功能化碳球均呈现出出色的阻燃抑烟效果。与纯TPU相比相比:CMSs-Fe0.25的pHRR降低了70.4%,总热释放速率(THR)降低了52.3%,总烟释放速率(TSR)降低了45.5%;CMSs-Cu0.5的pHRR降低了72.8%,pSPR降低了66.3%,TSR降低了45.4%,且CO释放峰值从0.034%降至0.018%;CMSs-Zn0.25的pHRR降低了69.1%,THR降低了51.1%,pSPR降低了62.4%,TSR降低了63.8%;CMSs-Y1的pHRR降低了68.7%,THR降低了73.2%,pSPR降低了61.4%,TSR降低了64.7%,炭渣质量从12.3%提高到67.1%。TG结果显示,碳微球和功能化碳球可以提高TPU/APP体系的热稳定性以及交联成炭能力,有效增加了TPU体系的剩余炭渣质量;TG-IR结果表明,含有碳微球和功能化碳球TPU复合材料在热分解过程中释放出更少烟前驱体。对炭渣的观察结果表明,碳微球和功能化碳球可以提高炭层的致密性,改善炭层结构,提升炭层强度。
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