TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的制備及其阻燃與力學(xué)性能

陳志杰，鄭玉嬰，邱洪峰

?

TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的制備及其阻燃與力學(xué)性能

陳志杰，鄭玉嬰，邱洪峰

(福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，福建福州350108)

以熱塑性淀粉(TPS)為成炭劑與聚磷酸銨(APP)、可膨脹石墨(EG)復(fù)配組成膨脹型阻燃劑，通過熔融密煉、開煉塑化、硫化發(fā)泡制備了熱塑性淀粉/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(TPS/EVA)泡沫復(fù)合材料，探討了TPS用量對(duì)泡沫復(fù)合材料阻燃性能、力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，TPS的加入顯著提高了TPS/EVA泡沫復(fù)合材料阻燃性能，可起到良好的成炭作用；TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率以及撕裂強(qiáng)度隨著TPS用量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，相對(duì)密度則是小幅度上升。當(dāng)TPS用量為6%時(shí)，TPS/EVA泡沫復(fù)合材料綜合性能最好，其LOI可達(dá)26.5%且UL-94為V-0級(jí)，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、撕裂強(qiáng)度以及相對(duì)密度可達(dá)2.395 MPa、177.48%、10.59 N·mm-1、0.21452。

TPS；EVA；復(fù)配阻燃劑；阻燃；力學(xué)性能

引 言

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)由于在聚乙烯鏈上引入醋酸乙烯單元使其具有良好的柔軟性、彈性以及耐低溫等特性，并且適合擠出、注塑、熱成型等多種加工方式[1]，所制得的泡沫復(fù)合材料比強(qiáng)度高、密度低，常被廣泛應(yīng)用于鞋材、包裝、墊板等行業(yè)[2-3]，但因易于燃燒，故需對(duì)其進(jìn)行阻燃處理。

淀粉具有來源廣泛、價(jià)格低廉、再生周期短等特點(diǎn)[4-5]，屬于多羥基聚合物。每個(gè)葡萄糖結(jié)構(gòu)單元的2、3、6位碳上都含有羥基并且結(jié)構(gòu)單元內(nèi)以及鄰近結(jié)構(gòu)單元間都存在著醚鍵，形成了大量的分子內(nèi)、分子間氫鍵，易于發(fā)生酯化反應(yīng)，其熔融溫度高于熱分解溫度，因此常需添加丙三醇[6]降低淀粉分子間作用力來制備熱塑性淀粉(TPS)[7-9]。TPS可選用作為阻燃劑中的成炭劑，以降低阻燃劑用量及改善阻燃效果。

以聚磷酸銨(APP)[10]為主的由酸源、炭源、氣源組成的膨脹阻燃體系[11-12]以及以可膨脹石墨(EG)為主復(fù)配的膨脹阻燃體系[13-14]都具有發(fā)煙量小、無毒、阻燃效果好等特點(diǎn)。目前，雖有部分研究了APP與EG阻燃硬聚氨酯泡沫塑料[15]、不飽和聚酯[16]、聚乳酸[17]、涂料[18]等材料，但應(yīng)用于EVA泡沫復(fù)合材料的報(bào)道很少，以TPS為成炭劑與APP、EG復(fù)配使用的相關(guān)研究未見報(bào)道。

因此，本文選用TPS作為成炭劑與APP、EG復(fù)配組成膨脹型阻燃劑，通過熔融密煉、開煉塑化、硫化發(fā)泡制備了TPS/EVA泡沫復(fù)合材料。采用傅里葉變換紅外光譜儀、氧指數(shù)儀、水平垂直燃燒儀、電子萬能試驗(yàn)機(jī)、同步熱分析儀、掃描電子顯微鏡等儀器研究了TPS用量對(duì)TPS/EVA泡沫復(fù)合材料阻燃性能、力學(xué)性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 材料

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA460)，美國杜邦公司，乙酸乙烯酯(VA)含量18%；乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)，美國?？松梨诠?；木薯淀粉，廈門聚祥淀粉有限公司，食品級(jí)；聚磷酸銨(APP)，山東世安化工有限公司；可膨脹石墨(EG)，青島成泰石墨制品有限公司，粒徑約106mm；丙三醇，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，分析純。

1.2 TPS制備

先將木薯淀粉在70℃下干燥12 h，然后與增塑劑丙三醇按照一定比例置于高速捏合機(jī)中混合3～5 min，最后密封放置48 h，備用。

1.3 TPS/EVA泡沫復(fù)合材料試樣制備

實(shí)驗(yàn)配方組成如表1所示，其中APP和EG總添加量30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，固定配比APP/EG=4/1，TPS添加量為0～10%，其余為EVA基體及少量的增容劑EAA、發(fā)泡劑AC、交聯(lián)劑DCP等原料。將APP、EG置于80℃下干燥6 h，隨后按表1準(zhǔn)確稱取EVA、APP、EG、TPS等原料。先將樹脂原料加入到密煉機(jī)中預(yù)熱3～5 min，加入其余原料，熔融密煉于120℃左右下出料；然后取出的物料快速移到90℃左右的開煉機(jī)上薄塑煉3～5遍，拉片，裁剪；最后于平板硫化機(jī)170℃、15 MPa左右條件下進(jìn)行硫化發(fā)泡，制得EVA泡沫復(fù)合材料。將所得TPS/EVA泡沫復(fù)合材料制成標(biāo)準(zhǔn)氧指數(shù)、垂直燃燒、拉伸、撕裂等測試樣條。

1.4 測試方法

FTIR測試：KBr壓片，掃描范圍4000～400 cm-1，Nicolet 5700型紅外光譜儀，美國Thermo Electron Scientific Instruments Corp。

LOI測試：試樣尺寸100 mm×10 mm×3.2 mm，混合氣體流率10 L·min-1，JF-3型氧指數(shù)測定儀，南京江寧分析儀器廠。

UL-94測試：試樣尺寸125 mm×10 mm×3.2 mm，CZF-3型垂直燃燒儀，南京江寧分析儀器廠。

拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、撕裂強(qiáng)度測試：拉伸速率100 mm·min-1，CMT6104型電子萬能試驗(yàn)機(jī)，美特斯工業(yè)系統(tǒng)有限公司。

相對(duì)密度（specific gravity）：試樣尺寸=16 mm、=8 mm，XS365M型比重計(jì)，高鐵檢測儀器有限公司。

TG測試：測試溫度25～600℃，升溫速率10℃·min-1，N2流率50 ml·min-1，SDT-Q600同步熱分析儀，美國TA儀器公司。

SEM測試：液氮脆斷，斷面噴金，加速電壓20 kV，XL30 ESEM-TMP型掃描電子顯微鏡，荷蘭Philips-FEI公司。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 木薯淀粉及熱塑性淀粉紅外譜圖

圖1為原木薯淀粉及丙三醇增塑的熱塑性木薯淀粉的紅外光譜圖。對(duì)比圖1中曲線a、b，可以明顯看出經(jīng)丙三醇增塑后的熱塑性木薯淀粉沒有新的特征吸收峰出現(xiàn)，但是3360 cm-1處的羥基締合伸縮振動(dòng)峰變寬變平坦，2930 cm-1和2870 cm-1處的甲基中的C—H不對(duì)稱和對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰略有變強(qiáng)，說明丙三醇的增塑處理能夠部分破壞以及削弱原木薯淀粉分子間的氫鍵作用、降低結(jié)晶度，從而解決了原木薯淀粉由于分子中含有大量的羥基而使其熔融溫度遠(yuǎn)高于熱分解溫度、無法進(jìn)一步加工的問題。

2.2 TPS/EVA泡沫復(fù)合材料阻燃性能

表1為不同用量成炭劑的TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)配方組成及其氧指數(shù)、垂直燃燒測試結(jié)果。

表1 TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的配方組成及阻燃測試結(jié)果Table 1 Composition and LOI, UL-94 test results of TPS/EVA foam composites

①Ratio of APP/EG was controlled at 4/1.

②Average combustion duration after the first ignition.

③Average combustion duration after the second ignition.

④Mass loss is difference of mass before and after ignition.

從表1可以看出，未添加成炭劑的TPS/EVA泡沫復(fù)合材料(1#)LOI只有24.2%且UL-94測試無級(jí)別；而成炭劑TPS的添加使得TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的阻燃性能得到明顯改善。當(dāng)TPS用量為8%時(shí)，TPS/EVA泡沫復(fù)合材料阻燃性能最佳，LOI達(dá)到26.8%且UL-94測試能在10 s內(nèi)熄滅，無熔滴，質(zhì)量損失僅為0.0797 g，達(dá)到V-0級(jí)別；添加6%TPS時(shí)，TPS/EVA泡沫復(fù)合材料阻燃性能次之，LOI也可達(dá)26.5%且UL-94垂直燃燒同樣為V-0級(jí)別，能在10 s內(nèi)熄滅。

成炭劑TPS的添加能夠顯著改善TPS/EVA泡沫復(fù)合材料阻燃性能，其主要原因是：APP分解形成高黏度的無機(jī)酸，作為強(qiáng)脫水劑與TPS中的羥基發(fā)生芳基化、酯化、炭化等反應(yīng)[19]，從而形成具有隔熱、隔氧作用的膨脹炭層。

2.3 TPS/EVA泡沫復(fù)合材料熱穩(wěn)性能

表2為TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的典型熱失重?cái)?shù)據(jù)，圖2為TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的TG及DTG曲線。

表2 TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的熱失重?cái)?shù)據(jù)Table 2 Thermal degradation data of TPS/EVA foam composites under pure nitrogen by TG

Note:5%—temperature of 5% mass loss;max—temperature of maximum mass loss rate.

如圖2所示，未添加成炭劑TPS的試樣1#和添加8%TPS的試樣5#熱分解趨勢(shì)基本相同，都在300～380℃和430～490℃左右出現(xiàn)熱分解，分別屬于EVA基體中醋酸乙烯和多烯結(jié)構(gòu)的分解。TPS熱分解曲線中，由于未完全干燥，在100℃之前有約5%的質(zhì)量損失，308℃熱分解最快，600℃殘?zhí)繛?%。

由表2及TG、DTG曲線可以明顯看出，未添加成炭劑TPS的試樣1#最大熱失重速率為2.03%·℃-1，所對(duì)應(yīng)的溫度是469.3℃，在500℃和600℃時(shí)殘?zhí)柯史謩e僅為18.5%和12.9%。而添加8%TPS試樣5#最大熱失重速率僅為1.64%·℃-1，所對(duì)應(yīng)的溫度是473.0℃，相比試樣1#分別降低0.39%·℃-1和推遲3.7℃，最大熱失重速率的降低以及所對(duì)應(yīng)溫度的推遲都表明成炭劑TPS的加入可以起到良好的減緩TPS/EVA泡沫復(fù)合材料熱分解速率的作用。并且試樣5#在500℃和600℃時(shí)殘?zhí)柯史謩e達(dá)到24.4%和17.6%，相比試樣1#都提高了5%左右，而殘?zhí)柯实脑黾油ǔ０殡S著阻燃性能的提高，這與之前的阻燃性能測試結(jié)果相符合。

其中，試樣5#失重5%時(shí)的溫度(5%)相比試樣1#提前以及在255℃時(shí)有約2.5%的質(zhì)量損失，其原因是：① 由于TPS的參與，使得具有長鏈的APP分子鏈斷裂在較低的溫度下進(jìn)行；② TPS受熱脫水以及分子內(nèi)的苷鍵和C—C鍵發(fā)生斷裂[20-21]。

2.4 TPS/EVA泡沫復(fù)合材料力學(xué)性能

圖3為TPS用量對(duì)EVA泡沫復(fù)合材料力學(xué)性能中的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、撕裂強(qiáng)度以及相對(duì)密度的影響。由圖3(a)～(c)可知，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率以及撕裂強(qiáng)度都先隨著TPS用量的增加而增加，當(dāng)達(dá)到某一個(gè)臨界值時(shí)都出現(xiàn)最大值，TPS用量繼續(xù)增加時(shí)都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。當(dāng)TPS用量為2%時(shí)，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率以及撕裂強(qiáng)度達(dá)到最大值，分別是3.010 MPa、219.59%和13.86 N·mm-1；當(dāng)添加6%TPS和8%TPS時(shí)，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率以及撕裂強(qiáng)度分別為2.395 MPa、177.48%、10.59 N·mm-1和2.300 MPa、161.92%、9.43 N·mm-1。如圖3(d)所示，隨著TPS用量的增加，相對(duì)密度逐漸增大但增幅很小。當(dāng)TPS用量為2%、6%、8%時(shí)，相對(duì)密度分別為0.20624、0.21452、0.22046，兩者相差不大。

TPS用量對(duì)EVA泡沫復(fù)合材料力學(xué)性能有以上所述的影響，其原因是：當(dāng)TPS用量較低時(shí)，淀粉顆粒之間彼此分散，在EVA樹脂基體中有著良好的分散性，TPS粒子作為剛性粒子起到增強(qiáng)增韌的作用；當(dāng)TPS用量超過某一數(shù)值時(shí)，淀粉顆粒之間發(fā)生團(tuán)聚的機(jī)會(huì)就大大增加，特別是粒徑較小的粒子，較大的表面能夠更加容易發(fā)生團(tuán)聚，TPS粒子在樹脂基體中的分散性變差，同時(shí)木薯淀粉因含有較多的支鏈?zhǔn)沟闷漯ば暂^大，加入后增大了EVA基體的黏度從而阻礙了發(fā)泡劑AC分解產(chǎn)生的N2擴(kuò)散，導(dǎo)致形成的泡孔不均一，因此使得TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率以及撕裂強(qiáng)度性能下降，而相對(duì)密度小幅度地上升。

2.5 TPS/EVA泡沫復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)

圖4為TPS/EVA泡沫復(fù)合材料試樣2#、6#發(fā)泡前驅(qū)體液氮脆斷后的斷面形貌。如圖4(a)所示，顆粒為熱塑性淀粉TPS，凹坑則是TPS在液氮脆斷時(shí)扯落形成的，顆粒甚至出現(xiàn)被掰斷的情況，TPS在EVA樹脂基體中不發(fā)生堆疊團(tuán)聚且分布均勻，說明試樣2#中TPS用量較少時(shí)，淀粉顆粒與EVA樹脂基體相容性良好。而圖4(b)中的TPS與EVA樹脂基體之間有很大的間隙，很多凹坑以及顆粒緊密挨著且分布不均勻，說明試樣6#中TPS用量大時(shí)顆粒之間容易發(fā)生團(tuán)聚，在EVA樹脂基體中的分散性差。

因此，TPS/EVA泡沫復(fù)合材料加入適量的TPS時(shí)，淀粉顆粒在EVA樹脂基體中彼此分散，起到剛性粒子增強(qiáng)增韌的作用，從而提高EVA泡沫復(fù)合材料的力學(xué)性能；而加入過多的TPS后，淀粉顆粒之間容易發(fā)生團(tuán)聚而成為應(yīng)力集中物，與EVA樹脂基體相容性變差，從而降低TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的力學(xué)性能。這與試樣2#的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率以及撕裂強(qiáng)度優(yōu)于6#的測試結(jié)果相符合。

圖5為TPS/EVA泡沫復(fù)合材料經(jīng)極限氧指數(shù)燃燒測試后的殘?zhí)繏呙桦婄R圖，其中圖5(a)、(b)屬于未添加TPS的試樣1#，而圖5(c)、(d)屬于添加8%TPS的試樣5#，放大倍數(shù)分別為500和2000。

如圖5(a)、(b)所示，高溫作用下EG由原來的“片層”結(jié)構(gòu)膨脹變成“蠕蟲狀”結(jié)構(gòu)，并且大量的“蠕蟲狀”EG彼此鑲嵌從而形成膨脹炭層。但是未添加成炭劑TPS時(shí)，該“蠕蟲狀”EG表面有很多裂縫、孔洞并且斷面也都是孔隙，由此形成的膨脹炭層較疏松，起不到較好的隔熱、隔氧作用。而從圖5(c)、(d)可以清楚地看到，加入8%TPS時(shí)所形成的“蠕蟲狀”EG表面裂縫、孔洞少且內(nèi)部的片層之間緊密黏結(jié)一起，形成細(xì)小的蜂窩。其主要原因是：APP在一定溫度下分解后形成高黏度的無機(jī)酸，如焦磷酸、聚磷酸或者超磷酸等，可作為強(qiáng)脫水劑與成炭劑TPS的多羥基發(fā)生強(qiáng)烈的芳基化、酯化、炭化等反應(yīng)[19]，從而對(duì)“蠕蟲狀”的EG起到良好的黏結(jié)、覆蓋作用。由此形成的膨脹炭層致密且厚實(shí)，孔洞少且黏結(jié)緊密，可以更好地起到隔熱、隔氧的作用，顯著改善了TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的阻燃性能。

2.6 TPS/EVA泡沫復(fù)合材料綜合性能

由2.2節(jié)分析可知，TPS/EVA泡沫復(fù)合材料阻燃性能在TPS用量為8%和6%時(shí)最好，其LOI分別為26.8%、26.5%且UL-94垂直燃燒都為V-0級(jí)別；同樣由2.4節(jié)分析可知，TPS/EVA泡沫復(fù)合材料力學(xué)性能（拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和撕裂強(qiáng)度）隨著TPS用量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在2%TPS時(shí)取得最大值，而當(dāng)添加6%TPS和8%TPS時(shí)，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率以及撕裂強(qiáng)度分別為2.395 MPa、177.48%、10.59 N·mm-1和2.300 MPa、161.92%、9.43 N·mm-1，相對(duì)密度則相差不大。

在滿足阻燃性能要求的條件下，TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的力學(xué)性能越高越好。結(jié)合阻燃性能和力學(xué)性能測試結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)TPS用量為6%時(shí)，TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的綜合性能最好，其LOI可達(dá)26.5%且UL-94為V-0級(jí)，能在10 s內(nèi)熄滅，無熔滴，質(zhì)量損失為0.1176 g，而拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、撕裂強(qiáng)度以及相對(duì)密度可達(dá)2.395 MPa、177.48%、10.59 N·mm-1、0.21452。

3 結(jié) 論

（1）原木薯淀粉經(jīng)丙三醇增塑處理后制備得熱塑性淀粉(TPS)，F(xiàn)TIR譜圖分析表明：丙三醇的增塑處理能夠部分破壞以及削弱原木薯淀粉分子間的氫鍵作用，降低結(jié)晶度，起到良好的增塑作用，以便于進(jìn)一步加工。

（2）LOI、UL-94、TG以及SEM測試結(jié)果表明：成炭劑TPS使得“蠕蟲狀”殘?zhí)扛又旅?、厚?shí)，可起到更好的隔熱、隔氧作用，顯著提高了TPS/EVA泡沫復(fù)合材料的阻燃性能。力學(xué)性能以及SEM測試結(jié)果表明：隨著TPS用量的增加，TPS/EVA泡沫復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率以及撕裂強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，相對(duì)密度則小幅度上升。

（3）當(dāng)TPS用量為6%時(shí)，TPS/EVA泡沫復(fù)合材料LOI可達(dá)26.5%且UL-94為V-0級(jí)，滿足阻燃要求，拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、撕裂強(qiáng)度以及相對(duì)密芳可達(dá)2.395 MPa、177.48%、10.59 N·mm-1、0.21452，綜合性能最好。

References

[1] Chen Shuguo(陳樹國), Yu Haiyang(禹海洋), Wang Ruyin(王如寅), Zhang Yong(張勇). Research progress of halogen-free flame-retardants in ethylene-vinyl acetate copolymer [J].(中國塑料), 2008, 22(4): 13-20

[2] Qi B, Yue Z. Fluorescence from an azobenzene-containing diblock copolymer micelle in solution [J]., 2007, 23(10): 5746-5751

[3] Ding Jinzao(丁金造), Wang Xingkun(王星坤). EVA plastics products industry in China—current situation and development [J].(國外塑料), 2010, 28(3): 34-48

[4] Ren J, Fu H Y, Ren T B, YuanW Z. Preparation, characterization andproperties of binary and ternary blendswith thermoplastic starch, poly(lactic acid) and poly(butylene adipate-co-terephthalate) [J]., 2009, 77(3): 576-582

[5] Wang S J, Yu J G, Yu J L. Preparation and characterization of compatible thermoplastic starch/polyethylene blends [J]., 2005, 87(3): 395-401

[6] ForssellPM, Mikkil? J M, Moates G K, Parker R. Phase and glass transition behaviour of concentrated barley starch-glycerol-water mixtures, a model for thermoplastic starch [J]., 1997, 34(4): 275-282

[7] Li Jiwei(李紀(jì)偉), Luo Xuegang(羅學(xué)剛), Lin Xiaoyan(林曉艷), Huang Yonghua(黃永華). Morphology and viscoelastic behavior of PBS/TPS blends containing varying amylose contents [J].(化工學(xué)報(bào)), 2013, 64(6): 2300-2305

[8] Sweedman M C, Tizzotti M J, Schafer C, Glibert R G. Structure andphysicochemical properties of octenyl succinicanhydride modifiedstarches: a review [J]., 2013, 92(1): 905-920

[9] Liu C I, Roan M L, Yang S Y, Huang C Y, Lu W L, Chen S C. The effects of the modified starches on the melting flow and biodegradation of the starch/glycerol blend [J]., 2008, 272(1): 143-149

[10] García M, Hidalgo J, Garmendia I, García-Jaca J. Wood-plastics composites with better fire retardancy and durability performance [J].:, 2009, 40(11): 1772-1776

[11] Mirzazadeh H, Katba A A, Hrymak A N. The role of interfacial compatibilization upon the microstructure and electrical conductivity threshold in polypropylene/expanded graphite nanocomposites [J]., 2011, 22(6): 863-869

[12] Wu Na(吳娜), Yang Rongjie(楊榮杰), Hao Jianwei(郝建薇), Liu Guosheng(劉國勝). Synergistic effect of metal oxides on intumescent flame-retardant PP systems [J].(高分子學(xué)報(bào)), 2009(12): 1205-1210

[13] Shi L, Li Z M, Xie B H, Wang J H, Tian C R, Yang M B.Flame retardancy of differentsized expandable graphite particles for highdensity rigid polyurethane foams [J]., 2006, 55(8): 862-871

[14] Zhu H F, Zhu Q L, Li J, Tao K, Xue L X, Yan Q. Synergistic effect between expandable graphite and ammonium polyphosphate on flame retarded polylactide [J]., 2011, 96(2): 183-189

[15] Meng X Y, Ye L, Zhang X G, Tang P M, Tang J H, Ji X, Li Z M. Effects of expandable graphite and ammonium polyphosphate on the flame-retardant and mechanical properties of rigid polyurethane foams [J]., 2009, 114(2): 853-863

[16] Shih YF, Wang YT, Jeng RJ, Wei K M. Expandablegraphitesystemsforphosphorus-containingunsaturatedpolyesters(Ⅰ)Enhanced thermal properties and flame retardancy [J]., 2004, 86(2): 339-348

[17] Ye Chunxue(葉春雪), Yang Rongjie(楊榮杰), Yi Deqi(儀德啟). Structure and properties of calcium nano-montmorillonite/ammonium polyphosphate compounds [J].(復(fù)合材料學(xué)報(bào)), 2013, 30(3): 1-6

[18] Wang Zhenyu(王震宇), Han Enhou(韓恩厚), Ke Wei(柯偉). Thermal degradation of expandable graphite modified APP/PER/EN flame retardant coating [J].(復(fù)合材料學(xué)報(bào)), 2005, 22(5): 52-59

[19] Matsuda N, Shirasaka H, Takayama K, Ishikawa T, Takeda K. Thermal degradation and flame retardancy of ethylene-vinyl alcohol copolymer blended with ammonium polyphosphate [J]., 2003, 79(1): 13-20

[20] Li Bin(李斌), Zhang Xiucheng(張秀成), Sun Caiying(孫才英). The effect of starch on thermal degradation and flame retardancy of polyethylene intumescent system [J].(高分子材料科學(xué)與工程), 2000, 16(2): 155-157

[21] Ma Xiaofei(馬驍飛), Yu Jiugao(于九皋). Thermoplastic starch plasticized by the mixture of urea and formamide [J].(高分子學(xué)報(bào)), 2004(4): 483-489

Preparation, flame retardant and mechanical properties of TPS/EVA foam composites

CHEN Zhijie，ZHENG Yuying，QIU Hongfeng

School of Materials Science and EngineeringFuzhou UniversityFuzhouFujianChina

Intumescent flame retardant thermoplastic starch (TPS) as char forming agent, ammonium polyphosphate (APP) and expandable graphite (EG) were used to prepare thermoplastic starch/ethylene-vinyl acetate copolymer (TPS/EVA) foam composites by melt mixing, mill plasticizing and sulfuration foaming. The effect of thermoplastic starch content on the flame retardant, mechanical and processing properties of TPS/EVA foam composites was investigated. With the introduction of char forming agent TPS, flame retardancy and charring of TPS/EVA foam composites could be significantly improved. With increasing TPS content, tensile strength, elongation at break and tearing strength of TPS/EVA foam composites showed a downward trend after firstly rising and specific gravity showed a modest rise. The TPS/EVA foam composites had best comprehensive properties at the loading of 6%TPS,.. LOI 26.5%, UL-94 V-0 rating, tensile strength, elongation at break, tearing strength and specific gravity 2.395 MPa, 177.48%, 10.59 N·mm-1, 0.21452, respectively.

TPS; EVA; compound flame retardants; flame retardants; mechanical properties

2014-09-25.

Prof. ZHENG Yuying, yyzheng@fzu.edu.cn

10.11949/j.issn.0438-1157.20141461

TQ 321

A

0438—1157（2015）03—1221—07

福建省高校產(chǎn)學(xué)合作科技重大關(guān)鍵資助項(xiàng)目（2012H6008）；福州市科技計(jì)劃資助項(xiàng)目（2013-G-92）。

2014-09-25收到初稿,2014-12-01收到修改稿。

聯(lián)系人：鄭玉嬰。第一作者：陳志杰（1989—），男，碩士研究生。

supported by the Scientific and Technological Innovation Project of Fujian Province (2012H6008) and the Scientific and Technological Innovation Project of Fuzhou City(2013-G-92).