Натуральный каучук (NR) демонстрирует превосходные эксплуатационные характеристики и широкое применение, но его присущая воспламеняемость ограничивает его использование. Из-за низкой теплопроводности продукты NR накапливают тепло в динамических условиях, ускоряя старение и увеличивая риск возгорания. Для решения этой проблемы вводятся антипирены, такие как расширяемый графит (EG). Однако EG сталкивается с такими проблемами, как плохая гидрофильность и слабая адгезия на границе раздела с полимерами, что приводит к неравномерной дисперсии и агрегации.
Микрокапсулирование EG улучшает его совместимость с полимерами, но может снизить теплопроводность. Чтобы противостоять этому, были введены материалы с высокой теплопроводностью, такие как нитрид бора (BN) и углеродные нанотрубки (CNT). В этом исследовании были получены микрокапсулированный EG с BN-усилителем (BN-EG) и микрокапсулированный EG с CNT-усилителем (CNT-EG) с помощью полимеризации in situ и включены в композиты NR.
Основные выводы:
1. Композиты BN-EG/NR:
- Огнестойкость: пиковая скорость тепловыделения (pHRR) снижена на 45,06% (727,57 кВт/м² по сравнению с чистым NR).
- Подавление дыма: скорость дымообразования снижена на 40,42% (17,94 м²/с·м²).
- Теплопроводность: Увеличена на 205% (0,451 Вт/м·К).
- Показатели пожарной безопасности: Оптимальный индекс огнестойкости (FPI: 4,95×10⁻² м²с/кВт) и низкий индекс скорости распространения огня (FGI: 13,72 кВт/с·м²).
2. Композиты CNT-EG/NR:
- Огнестойкость: pHRR снижен на 45,57% (723,52 кВт/м²).
- Механические свойства: прочность на разрыв улучшена на 118,8%, удлинение при разрыве на 23,7%.
- Теплопроводность: Утроен базовый показатель NR (0,46 Вт/м·К).
Заключение:
Микрокапсулированный EG с BN или CNT значительно улучшает огнестойкость, терморегулирование и механические характеристики NR, что делает его идеальным для высокобезопасных применений, таких как автомобилестроение, строительство и электроизоляция.
