聯(lián)系電話
028-83517866
13880745958
公司地址
成都市成華區(qū)龍?zhí)抖际泄I(yè)園成致路6號多元總部國際1號9棟2單元
電子郵箱
sale@cncarbon.com
可膨脹石墨阻燃塑料研究進展
作為一種新型功能性碳素材料，膨脹石墨(Expanded Graphite，簡稱EG)是由天然石墨鱗片經(jīng)插層、水洗、干燥、高溫膨化得到的一種疏松多孔的蠕蟲狀物質(zhì)。EG 除了具備天然石墨本身的耐冷熱、耐腐蝕、自潤滑等優(yōu)良性能以外，還具有天然石墨所沒有的柔軟、壓縮回彈性、吸附性、生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)性、生物相容性、耐輻射性等特性。早在19世紀60年代初，Brodie將天然石墨與硫酸和硝酸等化學試劑作用后加熱，發(fā)現(xiàn)了膨脹石墨，然而其應用則在百年之后才開始。從此，眾多國家就相繼展開了膨脹石墨的研究和開發(fā)，取得了重大的科研突破。
膨脹石墨遇高溫可瞬間體積膨脹150~300倍，由片狀變?yōu)槿湎x狀，從而結(jié)構(gòu)松散，多孔而彎曲，表面積擴大、表面能提高、吸附鱗片石墨力增強，蠕蟲狀石墨之間可自行嵌合，這樣增加了它的柔軟性、回彈性和可塑性。
可膨脹石墨（EG）是由天然鱗片石墨經(jīng)化學氧化法或電化學氧化法處理后得到的一種石墨層間化合物，就結(jié)構(gòu)而言，EG是一種納米級復合材料。普通H2SO4氧化制得的EG在受到200℃以上高溫時，硫酸與石墨碳原子之間發(fā)生氧化還原反應,產(chǎn)生大量的SO2、CO2和水蒸氣，使EG開始膨脹，并在1 100℃時達到最大體積，其最終體積可以達到初始時的280倍。這一特性使得EG能在火災發(fā)生時通過體積的瞬間增大將火焰熄滅。
EG的阻燃機理屬于凝固相阻燃機理，是通過延緩或中斷由固態(tài)物質(zhì)產(chǎn)生可燃性物質(zhì)而阻燃的。EG受熱到一定程度，就會開始膨脹，膨脹后的石墨由原來的鱗片狀變成密度很低的蠕蟲狀，從而形成良好的絕熱層。膨脹后的石墨薄片既是膨脹體系中的炭源，又是絕熱層，能有效隔熱，延緩和終止聚合物的分解；同時，膨脹過程中大量吸熱，降低了體系溫度；而且膨脹過程中，釋放夾層中的酸根離子，促進脫水炭化。
EG作為一種無鹵環(huán)保阻燃劑，其優(yōu)點是：無毒，受熱時不生成有毒和腐蝕性氣體，產(chǎn)生的煙氣很少；添加量??；無滴落；環(huán)境適應性強，無遷移現(xiàn)象；紫外線穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性好；來源充足，制造工藝簡單。因此，EG已廣泛應用于各種阻燃防火材料中，如防火密封條、防火板、防火防靜電涂料、防火包、可塑性防火堵料、阻火圈以及阻燃塑料等。本文以塑料阻燃為例，綜述了EG在阻燃塑料中的研究進展。
1 EG的協(xié)同阻燃
膨脹炭層必須具有一定的剛性才能發(fā)揮阻燃作用，炭層越厚，結(jié)構(gòu)強度越高，炭層之間越緊密，則炭層的屏蔽作用和阻燃效果就越好。但普通EG主要靠自身體積膨脹形成的膨脹絕熱層來延緩或抑制聚合物的燃燒，與被阻燃聚合物之間不發(fā)生或很少發(fā)生化學作用，是典型的凝聚相阻燃機理；而且EG膨脹后形成的膨脹石墨彼此間的黏附力較弱，在聚合物基體燃燒之后，膨脹石墨無法形成堅固的膨脹炭層，在火焰壓力或熱量對流的作用下，表面的膨脹石墨層可能遭到破壞，形成“飛灰”，導致絕熱膨脹層的喪失，進而引發(fā)未燃燒的聚合物被點燃，火焰繼續(xù)傳播，阻燃效率有限。此外，EG阻燃聚合物往往表現(xiàn)出強烈的“燭芯效應”，這也在一定程度上削弱了其阻燃能力。如普通EG含量為40%的阻燃聚丙烯（PP）的氧指數(shù)（OI）為26.7%，不能通過FV— 0級測試[9]。因此，單獨使用普通EG時，阻燃效率不高。近年來，人們嘗試使用協(xié)效劑來提高普通EG的阻燃性能。
王正洲等研究了EG和Mg(OH)2在聚乙烯（PE）中的添加量及其不同配比對PE的OI、熱釋放速率（HRR）、發(fā)煙量等燃燒性能參數(shù)的影響。結(jié)果表明：在Mg(OH)2無鹵阻燃PE中添加適量的EG具有較好的阻燃增效作用，如添加70 份Mg(OH)2和20份EG（膨脹倍數(shù)為150倍）時，OI可達到30%以上，而且體系的HRR和發(fā)煙量都有很大程度的降低。
吳強華研究了堿式硫酸鎂晶須和EG在乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）中的填充量及其不同配比對EVA的OI和UL 94垂直燃燒試驗級別的影響。結(jié)果表明：EG對堿式硫酸鎂晶須阻燃EVA體系具有較好的阻燃增效作用。
劉玲等研究了EG與堿式硫酸鎂晶須的用量對PP阻燃性能的影響，并通過錐型量熱儀（CONE）、熱重分析（TGA）等方法對材料進行了測試和表征。結(jié)果表明：EG與堿式硫酸鎂晶須復配對PP具有良好的協(xié)同阻燃作用，當EG和堿式硫酸鎂晶須用量分別為7.5%和27.5%時，可以獲得OI高達31%、釋熱程度較低的無鹵阻燃PP材料。TGA結(jié)果表明：二者復配使用使得體系600℃的殘?zhí)柯侍岣?，炭層的增加使其具有更好的隔熱、隔氧和抑煙的作用，從而提高了體系的阻燃性能。
雷長明等采用EG為主阻燃劑，微膠囊紅磷（MRP）為阻燃協(xié)效劑制備阻燃PP。在質(zhì)量比EG/MRP≥2時，阻燃效果最佳。阻燃劑含量達到30%后，阻燃效果大幅度提高，OI＞28%。MRP作為阻燃協(xié)效劑，能夠有效地提高EG的阻燃效率，這是由于MRP除了能夠促進PP成炭，在氣相中阻斷燃燒鏈外，在材料燃燒時還能夠生成黏稠的偏磷酸，在膨脹炭層的表面形成保護層，促進EG之間的黏結(jié)，減少炭層內(nèi)的孔洞，提高炭層的阻燃作用。此外在含有MRP的體系中，還觀察到“飛灰”現(xiàn)象大為減少，這也歸因于MRP促進了EG之間的黏結(jié)。
張忠厚等認為在阻燃PP燃燒后的表面形態(tài)上可以明顯觀察到EG和MRP的協(xié)同作用。未加入紅磷時，燃燒殘余物彎到一側(cè)，上部裸露的燃燒表面可以見到熔融的PP，即燃燒殘余物沒有保留在燃燒表面，未能起到覆蓋燃燒表面、阻隔熱量及氧氣交流的作用，燃燒過程得以維持；加入紅磷后，燃燒殘余物增加，部分殘余物覆蓋于燃燒表面，起到阻止熱量和氧氣交流的作用；當質(zhì)量比EG/MRP＝2時，炭的殘余物全部保留在燃燒表面，形成一個完整的屏障層，同時殘余物還吸附了燃燒過程中熔融的PP，徹底克服了PP燃燒過程中產(chǎn)生的熔滴現(xiàn)象，使OI達到最大值。
鄭艷等制備了由EG、紅磷（RP）、氫氧化鋁（ATH）復合阻燃的高沖擊強度聚苯乙烯（HIPS）。結(jié)果表明：阻燃劑之間具有明顯的協(xié)同阻燃效應，RP和ATH除了能夠促進HIPS成炭，在氣相中阻斷燃燒鏈外，還能促進EG炭層的黏結(jié)，減少炭層內(nèi)的孔洞，使炭層厚而緊密，提高炭層的阻燃作用，并使阻燃材料的OI大幅提高，通過FV— 0級測試。
張忠厚等探討了EG與協(xié)同阻燃劑APP復合阻燃的PP體系。結(jié)果表明：沒有加入APP時，燃燒殘余物未保留在燃燒表面，不能起到覆蓋燃燒表面、阻隔熱量及氧氣交流的作用，燃燒得以維持，OI較?。患尤階PP后，燃燒殘余物增加，部分殘余物覆蓋于燃燒表面，起到阻止熱和氧氣交流的作用，OI有所提高；當質(zhì)量比EG/APP=2時，殘余物炭層全部保留在燃燒表面，同時還吸附了燃燒過程中熔融的PP，徹底克服了PP燃燒過程中產(chǎn)生的熔滴現(xiàn)象，OI較大，兩組分具有較好的協(xié)同作用，阻燃材料的阻燃性能、力學性能均出現(xiàn)最大值。當阻燃劑用量為50%時，材料的阻燃性能和抗靜電性能都達到較好的指標，力學性能也能滿足一般塑料材料的要求，綜合性能較好。
蔡曉霞等對EG和APP阻燃EVA及其阻燃機理進行了研究。結(jié)果表明：單獨添加APP或EG的阻燃效果都沒有二者進行復配的阻燃效果好，APP和EG對EVA具有良好的協(xié)同阻燃作用。
閆愛華等對EG和APP阻燃PE進行了研究。結(jié)果表明：加入APP后，體系OI明顯提高，EG能和APP發(fā)生協(xié)同阻燃作用，使阻燃性能明顯改善。當APP用量為5份、EG用量為30份時，其OI為28.4%，與EG用量為60份時阻燃PE體系的OI相當。掃描電鏡（SEM）分析表明：EG單獨阻燃PE時，雖形成了較厚的膨脹炭層，但此炭層疏松多孔；而EG/APP阻燃PE體系形成了較為致密的膨脹石墨炭層，炭層孔洞少且均勻，孔壁較厚，因此，具有更好的隔熱、隔氧作用，有利于體系阻燃性能的提高。
田春明等以EG和APP復配組成膨脹型阻燃劑（IFR），應用于高密度聚乙烯（HDPE）中。熱分析表明：APP/EG的添加使得HDPE的熱穩(wěn)定性增強，降解過程變緩，殘?zhí)柯试黾?。OI測試結(jié)果表明：APP/EG具有良好的阻燃協(xié)同作用。SEM分析表明：APP/EG的加入使得HDPE體系生成連續(xù)致密的炭層。力學性能研究表明：APP/EG對HDPE力學性能的影響比其他IFR要小。
Xie Rongcai等的研究結(jié)果表明：EG和一些無鹵阻燃劑（HFFR），如APP、硼酸鋅、MRP和含磷-氮化合物（NP28）等復合，能在保持良好力學性能的同時，顯著提高聚烯烴（PO）的OI和阻燃性能。LLDPE/EG/HFFR體系的OI能達到29%以上，UL 94測試達到V— 0級。在實驗中，NP28是EG基阻燃PO最有效的協(xié)效劑，而硼酸鋅是EG基阻燃PO非常有效的抑煙劑。通過優(yōu)化配方和加入EVA作為相容劑，可使PO/EG/HFFR體系具有良好的力學性能和阻燃性能。PO/EG/HFFR體系的阻燃機理在于形成了緊密的炭層結(jié)構(gòu)，阻隔了傳熱和傳質(zhì)過程，提高了氧化溫度，降低了氧化熱。
閆愛華等采用OI、SEM、TGA等技術(shù)手段對EG與IFR協(xié)同阻燃線型低密度聚乙烯（LLDPE）體系進行了研究。結(jié)果表明：EG/IFR阻燃LLDPE體系熱降解后，形成了膨脹石墨嵌入IFR炭層之間的嵌合炭層結(jié)構(gòu)，有效地提高了膨脹石墨間的緊密性，彌補了膨脹石墨炭層之間的孔洞，對于提高炭層的致密性發(fā)揮了重要作用。因此，體系的OI明顯提高，熱穩(wěn)定性增強，熱降解速率降低，殘?zhí)柯侍岣?，燃燒炭層連續(xù)而致密，EG與IFR表現(xiàn)出很好的協(xié)同阻燃作用。僅添加5份IFR協(xié)同30份EG的阻燃LLDPE體系的OI就高達29.8%，甚至高于單獨添加60份EG時體系的OI值，更明顯優(yōu)于單獨使用IFR的阻燃體系。這對于解決由于無機阻燃劑添加量較大而導致基體樹脂力學性能、加工性能嚴重惡化的問題，提供了一條良好的途徑。TGA及SEM結(jié)果表明：EG與IFR協(xié)同阻燃作用的關鍵在于凝聚相成炭。
彭俊林等進行了EG/APP阻燃環(huán)氧樹脂（EP）的研究。結(jié)果表明：加入APP后，體系OI明顯提高，當APP用量為2.5份、體系總阻燃劑用量為10份時，其OI為31.2%，與EG單獨阻燃EP，用量15份時效果相當；EG/APP阻燃EP能夠有效地提高體系的初始熱失重溫度，且在熱分解結(jié)束時殘?zhí)苛棵黠@增加；EG/APP阻燃EP體系形成了致密、穩(wěn)定的炭層，具有較好的阻燃性能，表明EG/APP之間具有很好的協(xié)同阻燃作用，且這種作用是物理協(xié)效，不發(fā)生化學反應。
Shih Yeng-Fong等的研究結(jié)果表明：EG與含磷阻燃劑，如APP和磷酸三苯酯（TPP）在對不飽和聚酯（UP）的阻燃中存在協(xié)同效應，且阻燃性能較好。EG的加入影響了APP的高溫分解反應，其中，EG/ APP阻燃UP的阻燃性能較好。
游長江等研究了EG分別與磷酸三甲酯（TMP）、磷酸三乙酯（TEP）、磷酸三丁酯（TBP）并用對不飽和聚酯（UP）的阻燃性能、力學性能和結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：EG與磷酸酯并用使UP的OI大幅度提高，HRR和質(zhì)量損失速率（MLR）大幅降低；UP/EG/磷酸酯體系具有良好的阻燃性能和力學性能，磷酸酯與EG并用對UP具有協(xié)同阻燃作用，能有效地提高UP的沖擊強度，其沖擊斷面呈韌性斷裂。
胡興勝等用氧指數(shù)法研究了EG與APP、TEP、三聚氰胺（MA）、三聚氰胺氰脲酸鹽（MC）等無鹵阻燃劑在硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料（RPUF）中的協(xié)同阻燃作用。結(jié)果表明：EG阻燃RPUF的效果最好；并且EG與兩種含磷阻燃劑APP和TEP存在較好的協(xié)同效應。APP與EG的比值在1:1左右時協(xié)同效果最好，OI達到29%。實驗中觀察到在APP存在下，燃燒基材表面形成熔融狀炭層，EG從熔融狀物質(zhì)中膨脹開來，可以增加“蠕蟲”狀炭層的致密度與強度，克服了EG單獨使用時的“爆米花效應”，從而提高了阻燃效果。另外，APP燃燒時分解吸熱，釋放出的NH3在燃燒界面有覆蓋作用，協(xié)助EG在凝聚相發(fā)揮阻燃作用。TEP在凝聚相中促進成炭的同時，分解放出的PO?游離基能捕獲H?和OH?游離基，阻止氣相燃燒的進行，同樣能與EG產(chǎn)生協(xié)同作用，提高阻燃效果。
Bian Xiang-Cheng等研究發(fā)現(xiàn)：在EG/RPUF中添加10%二氧化硅晶須（WSi）可以改善EG/RPUF的阻燃性能和力學性能。當EG含量為20%時，壓縮模量從EG/RPUF的9.32 MPa提高到了WSi/EG/RPUF的10.11 MPa，OI從EG/RPUF的28%提高到了WSi/EG/RPUF的32.5%。EG和WSi表現(xiàn)出良好的協(xié)同效應。
董金路等利用四溴醇合成了適合水發(fā)泡的阻燃聚醚多元醇，并通過EG與磷類、銻類阻燃劑的復配使用，制得了EG阻燃的水發(fā)泡聚氨酯（PU）泡沫塑料。結(jié)果表明：EG能有效地提高PU泡沫塑料的阻燃性能，阻燃劑總量30%時，按EG:磷類阻燃劑:銻類阻燃劑=1:1:1的復配比例制得的EG阻燃水發(fā)泡PU泡沫塑料的OI可達33%，壓縮強度為280 kPa，達到了GB/T 8624— 1997中B1級OI的要求，并且阻燃劑用量少，阻燃效果穩(wěn)定。
Du L C等的試驗表明：EG與水滑石對EVA有很好的阻燃協(xié)同效應，能提高體系OI、降低HRR和比消光面積。含量2%~15%的 EG就能使EVA/水滑石體系達到UL94 V— 0級。
2 高起始膨脹溫度EG
根據(jù)塑料加工溫度的不同，作為阻燃劑的EG可分為3類：低起始膨脹溫度EG（起始膨脹溫度80~150 ℃）、中起始膨脹溫度EG（起始膨脹溫度180~240℃）和高起始膨脹溫度EG（起始膨脹溫度250~300℃以上）。中起始膨脹溫度EG的制備技術(shù)已經(jīng)成熟，高起始膨脹溫度EG可作為工程塑料和橡膠等物質(zhì)的阻燃劑。王玲、宋克敏等以天然鱗片石墨為基質(zhì)，濃度85%的硫酸為插入劑，高錳酸鉀為氧化劑，經(jīng)氧化、插入、封閉、陳化等過程，制備出起始膨脹溫度310℃、膨脹容積270 ml/g的高起始膨脹溫度EG。他們認為從理論上講，硫酸作插層劑可制備高起始膨脹溫度EG，但在170℃時，硫酸有明顯揮發(fā)，故按傳統(tǒng)方法根本無法制備起始膨脹溫度高于250℃的EG。通過研究，他們提出了使用封閉劑制備高起始膨脹溫度EG的新方法，與傳統(tǒng)方法相比，該法加入封閉劑FeSO4?7H2O，制品起始膨脹溫度提高近50℃。他們還提出了制備高起始膨脹溫度EG的最佳物料配比（質(zhì)量比）及反應條件，即石墨:硫酸（濃度85%）:高錳酸鉀:封閉劑=1:4:0.09:0.02，反應1 h，陳化5 d。
3 低起始膨脹溫度EG
傳統(tǒng)的中起始膨脹溫度EG膨脹溫度一般為200℃左右，而且在900~1 000℃高溫下才能獲得250 ml/g的膨脹容積，在低溫阻燃方面受到一定的限制。因此，近年來，人們對在較低的溫度下就有較大膨脹容積的低溫可膨脹石墨（LTEG）進行了研究。
魏興海等采用HClO4/KMnO4制備了一種無硫EG，200℃的膨脹容積高達350 ml/g。應宗榮、林雪梅采用HClO4/H3PO4/KMnO4混酸法制備的LTEG在300℃和400℃的膨脹容積分別高達240 ml/g和350 ml/g，發(fā)生明顯熱失重的溫度范圍在60~250℃之間。
馬玉錄、盧亞云等采用一種新型的水交換法制備工藝，以天然石墨、高錳酸鉀、濃硫酸為原料，將鱗片石墨浸泡在主要由氧化劑和插層劑組成的溶液中進行插層反應、過濾，所得固相物通過水交換法置換出石墨層間的插入物，使得插入石墨層間的主要物質(zhì)為水，水在低溫下瞬間汽化對石墨片層產(chǎn)生張力，導致石墨低溫膨脹，因此，石墨發(fā)生膨脹時無有害小分子釋放，對環(huán)境友好。該LTEG 在160℃即可發(fā)生膨脹，200℃的膨脹容積高達200 ml/g。他們認為，水與LTEG存在兩種作用方式：一種是水分子在石墨表面的吸附,這部分水分子與石墨的結(jié)合力較弱，當溫度達到水的常壓汽化溫度時，即可蒸發(fā)，且主要存在于石墨表面上，對石墨的膨脹作用較小；另一種是水分子以共價鍵存在于石墨的片層之間，由于結(jié)合能較大，使得水分的汽化溫度大大升高，這部分石墨層間結(jié)合水的存在是LTEG具有低溫膨脹效應的主要原因。
蔣麗娜等采用HNO3、H2SO4共同插入法制備LTEG，最佳制備條件是：室溫，石墨:高錳酸鉀:混合酸=1:0.11:3（質(zhì)量比）；混合酸是由濃度68%的HNO3和70%的H2SO4混合而成，HNO3與H2SO4的質(zhì)量比為1:3，采用酸混合可減少含氮氣體的排放，同時減少酸用量，降低成本。制得的LTEG在150℃開始失重，在300℃下膨脹容積為180 ml/g，600℃下膨脹容積為400 ml/g，1 000℃下膨脹容積為500 ml/g，且在空氣中穩(wěn)定，不吸濕。600℃時膨脹率達80%，說明制得的LTEG在600℃下具有較好的膨脹阻燃和低溫阻燃特性。
蔣麗娜等還以50目天然鱗片石墨為基質(zhì)，以氯酸與冰醋酸作復合插入劑，以高錳酸鉀為氧化劑，制備了LTEG。其最佳工藝條件為天然石墨:硝酸:高錳酸鉀:氯酸鉀:冰醋酸=1:0.6:0.05:0.2:0.5（質(zhì)量比），在室溫下反應50 min，再進行脫色、水洗、抽濾、烘干，產(chǎn)品的起始膨脹溫度為124℃，在600℃時膨脹容積可達245 ml/g。
王玲等以HNO3/HBrO3/KMnO4為氧化插層體系研究了制備LTEG的最佳條件和物料配比，即石墨:硝酸:溴酸鈉:高錳酸鉀=1:3:0.1:0.07（質(zhì)量比），反應溫度為室溫（25℃），反應時間40 min，烘干溫度40℃，產(chǎn)品的起始膨脹溫度130℃，600℃時膨脹容積350 ml/g。
應宗榮等采用LTEG作為阻燃劑制備了PP基阻燃復合材料。研究發(fā)現(xiàn)，普通EG對PP的阻燃效果一般，其含量達到30%時，PP復合材料的OI僅為24% ；而LTEG對PP的阻燃效果非常優(yōu)異，其含量為15%時，復合材料的OI已達27%，當其含量大于30%時，復合材料已完全不能連續(xù)燃燒。PP/LTEG復合材料在280℃開始失重，600℃時已經(jīng)基本分解完全。雖然PP/LTEG阻燃復合材料在燃燒過程中沒有形成理想致密的炭層，但是LTEG膨脹溫度低，膨脹速度快，因而仍具有很好的阻燃能力。
4 高阻燃性EG
插入物質(zhì)與石墨炭層的相互作用是導致EG呈現(xiàn)出獨特的物理化學特性的重要原因之一。通過控制插層劑的性質(zhì)，以具有阻燃作用的物質(zhì)插入石墨層間，有可能獲得具有較高阻燃性能的EG。
近年來，為了降低EG的含硫量，低硫或無硫EG的制備獲得了較多關注，但以阻燃化合物為插層劑制備EG的研究極少。如上所述，EG與許多含磷阻燃劑之間存在顯著的協(xié)同阻燃作用。因此，韓志東、張達威等采用兩步插層法制備含磷化合物插層EG。首先用濃H2SO4和K2Cr2O7在石墨:H2SO4:K2Cr2O7=1:4.92:0.1（質(zhì)量比）的最佳工藝條件下氧化天然石墨得到初級EG，然后再將初級EG水洗至pH=3后，分別用H3PO4、(NH4)3PO4的H3PO4溶液和APP的H3PO4溶液在30℃下浸泡1 h，將這些含磷化合物插入石墨層間，制得高阻燃性EG，使其具有較高膨脹容積的同時，改善膨脹石墨間的黏附力，從而獲得較好的阻燃效果。將APP插層制得的EG用于阻燃PE，在用量為35%以下時，阻燃PE的OI可達到30%以上，這是普通EG難以達到的。
5 EG 的尺寸效應
賴奇等將石墨原料按粒度篩分為7組，其粒度范圍分別為40~60目、60~80目、80~100目、100~120 目、120~140 目、140~160 目、160~180 目。用不同粒度的鱗片石墨在相同酸氧化條件下制備EG，通過元素微區(qū)分析測得插層前后各元素的分布。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨粒度減小，EG中插層物質(zhì)插入量變少。經(jīng)（950±10）℃高溫下膨脹后，不同粒度的EG膨脹容積不同，隨粒度減小，EG膨脹容積均在逐漸減小，對應的膨脹石墨熱失重較大，但導熱性能較高。由此證實了EG存在尺寸效應。
董金路等認為：當EG粒徑較小時，EG片層之間的插入物受熱時很容易從片層之間逃離，導致膨脹倍率較小。以EG阻燃高聚物時，其阻燃效果與EG的膨脹能力有關，故大尺寸EG片的阻燃效果優(yōu)于小尺寸EG片。
Li Zhenzhong等研究了不同粒徑EG（分別是50、80、100和大于100目，對應膨脹倍數(shù)分別為330倍、220倍、120倍和100倍）與Mg(OH)2阻燃EVA復合材料的燃燒性能和協(xié)同效應。結(jié)果表明：EG與Mg(OH)2有很好的協(xié)同效應，EG粒徑和膨脹容積對EVA/Mg(OH)2/EG 的阻燃性能有很大影響。大粒徑和高膨脹倍數(shù)的EG能顯著提高復合材料的OI和UL94試驗級別。EVA/ Mg(OH)2/EG 復合材料的熱穩(wěn)定性隨粒徑和膨脹倍數(shù)的增加而增加，而HRR、MLR、有效燃燒熱隨粒徑和膨脹倍數(shù)的增加而明顯減少，但EG的加入會明顯增加復合材料的煙釋放量。
胡興勝等研究了EG粒徑對RPUF阻燃性能的影響。結(jié)果表明：粒度為0.30 mm、膨脹倍率為250倍的EG的阻燃效果明顯優(yōu)于粒度為0.15 mm、膨脹倍率為35倍的EG的阻燃效果。EG的阻燃效果和其粒度成正比，即粒度越大，阻燃效果越好。
Shi Lei等也研究了EG粒徑對高密度RPUF阻燃性能的影響。通過使用超高速混合破碎機將EG分別進行混合破碎4 min、13 min的處理，以獲得不同粒徑的EG，相應地稱這些EG為EG4和EG13，未經(jīng)處理的EG稱為EG0。結(jié)果表明：EG0、 EG4能有效地提高RPUF的阻燃性，而EG13對 RPUF的燃燒性能幾乎沒有改善。RPUF/20% EG0的OI為39.5％，比未填充EG的RPUF提高了近一倍，而RPUF/20% EG13的OI僅為23%，與純RPUF的OI相當；RPUF/10% EG0垂直燃燒達到FV— 0級，而RPUF/10% EG13阻燃性能較差，只能用水平燃燒分級。加入EG0、EG4的試樣燃燒后，炭層覆蓋整個表面，形成完整的屏蔽層，隔離了可燃氣體的逸出和氧氣的傳送。而加入EG13的試樣燃燒后，由于EG13的膨脹容積小，炭層不足以覆蓋整個燃燒表面，試樣的阻燃性能較差。
游長江等測定了含5份不同目數(shù)EG的UP/EG體系的OI值。結(jié)果表明：隨著EG粒徑的增大，UP/EG體系的OI值急劇下降。加入80目EG對應的OI值為41.8%，而加入100目EG對應的OI值約為24.6%，加入120目EG對應的OI值約為22%，繼續(xù)增大EG的目數(shù)，OI值變化不大。在實驗范圍內(nèi)，EG的粒徑越大，膨脹體積越大，試樣的阻燃性能越好。
客戶熱線：028-83517866 028-83515488
業(yè)務電話：13880751397(王女士) ?????????????????13880745958(薛女士)
郵 編：610000
傳 真：028-83506739
辦公郵箱：sale@cncarbon.com
公司地址：成都市成華區(qū)龍?zhí)抖际泄I(yè)園成致路6號多元總部國際1號9棟2單元
技術(shù)支持：四川縱橫天下
掃描關注中超碳素
