植酸和三聚氰胺自组装大分子包覆的蒙脱石用于阻燃聚乙烯醇薄膜

《Journal of Applied Polymer Science》：Phytic Acid and Melamine Self-Assembled Macromolecule-Coated Montmorillonite for Flame-Retardant Polyvinyl Alcohol Film

绿色阻燃剂MMT@PAMEL通过植酸与脲醛树脂修饰蒙脱土纳米片，显著提升PVA薄膜阻燃性能，LOI达31%，UL94 VTM-0级。机理研究显示植酸分解生成磷化合物促进炭层形成，蒙脱土阻隔效应与脲醛释放气体协同作用，降低热释放率57.11%。

　　

摘要

一种绿色且基于生物的阻燃剂MMT@PAMEL是通过将植酸（PA）和三聚氰胺（MEL）自组装的大分子涂覆在蒙脱石（MMT）纳米片表面制备而成的。这种新型阻燃剂被用于提高聚乙烯醇（PVA）薄膜的防火性能。为了评估其防火性能，进行了多项标准测试，包括极限氧指数（LOI）、垂直燃烧测试（UL 94）和锥形量热法。测试结果显示，该阻燃剂的防火性能得到了显著提升。PVA/MMT@PAMEL-15复合薄膜的LOI值从纯PVA的19%显著提高到了31%，达到了UL 94 VTM-0等级。此外，PVA/MMT@PAMEL-5复合薄膜的峰值热释放率（PHRR）和总热释放量（THR）分别降低了57.11%和33.42%，分别为108.98 kW/m2和2.71 MJ/m2。通过热重-红外光谱（TG-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、拉曼光谱和红外光谱研究了其阻燃机制。研究结果表明，主要机制是PA在燃烧过程中分解，释放出含磷化合物，这些化合物促进了PVA的酯化反应，生成了炭前体。同时，MMT的屏障效应有助于形成磷-碳复合材料，从而增强了连续且致密的碳层。此外，MEL释放出NH?和其他不可燃气体，这些气体稀释了可燃气体的浓度并吸收了热量，形成了保护性气体层。这些综合机制显著提高了PVA复合薄膜的防火性能，为提高聚合物材料的消防安全提供了可持续的解决方案。

图形摘要

MMT@PAMEL纳米片阻燃剂是以PA、MEL和MMT为原料制备的，首先通过剥离MMT层，然后在剥离层上进行MEL和PA的表面接枝反应。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。