羧甲基纤维素表面功能化可膨胀石墨提升水性涂料分散性与阻燃性能

为解决可膨胀石墨(EG)在水性膨胀型阻燃(IFR)涂料中分散性差、易团聚的问题，研究人员通过酚醛环氧树脂介导的接枝反应，成功将羧甲基纤维素(CMC)共价修饰到EG表面。改性后的CMC-m-EG亲水性显著提升(接触角从79.7°降至52.7°)，在保持160 mL/g热膨胀能力的同时，使涂层极限氧指数(LOI)提升至25%，峰值热释放速率(HRR)降低至364.4 kW/m2，较未改性EG(793.8 kW/m2)和空白组(941.5 kW/m2)表现出更优的阻燃性能。

　　

可膨胀石墨(Expandable Graphite, EG)作为无卤阻燃剂虽应用广泛，却因疏水性强、易在水性体系中团聚而影响其在水性膨胀型阻燃(Intumescent Flame-Retardant, IFR)涂料中的表现。这项研究别出心裁地采用羧甲基纤维素(Carboxymethyl Cellulose, CMC)对EG进行"美容手术"——先化学氧化再通过酚醛环氧树脂"搭桥"，将CMC牢牢嫁接在EG表面。

改性后的CMC-m-EG如同披上亲水"外衣"，水接触角从79.7°直降到52.7°，能在水中欢快"游泳"而不抱团。X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)证实，这场"整形手术"既实现了插层改性又保留了石墨的"骨架"。有趣的是，这层"外衣"非但没影响EG的"膨胀术"(仍保持160 mL/g的膨胀能力)，还让它在丙烯酸树脂中分散得更均匀，涂层表面光滑如镜。

阻燃性能测试如同"烈火考验"：含CMC-m-EG的涂层极限氧指数(LOI)飙升至25%，峰值热释放速率(HRR)仅364.4 kW/m²，比原始EG(793.8 kW/m²)和空白组(941.5 kW/m²)表现出更强的"防火盾牌"特性。这项研究为水性IFR系统提供了兼具优异分散性和阻燃功能的"双料冠军"添加剂。