MOF⁃74协同膨胀阻燃EVA及其性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.09.004

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (9): 20-23.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.09.004

MOF⁃74协同膨胀阻燃EVA及其性能研究

沈文涛, 胡心蕊, 张硕, 许苗军()

东北林业大学化学化工与资源利用学院，哈尔滨 150040

收稿日期:2023-11-18 出版日期:2024-09-26 发布日期:2024-09-27
通讯作者: 许苗军（1979—），男，教授，主要从事阻燃高分子材料的研究，xumiaojun@nefu.edu.cn
E-mail:xumiaojun@nefu.edu.cn

Performance of synergistic intumescent flame⁃retardant EVA with MOF-74

SHEN Wentao, HU Xinrui, ZHANG Shuo, XU Miaojun()

College of Chemistry，Chemical Engineering and Resource Utilization，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China

Received:2023-11-18 Online:2024-09-26 Published:2024-09-27
Contact: XU Miaojun E-mail:xumiaojun@nefu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

将一种镍基金属有机框架材料（MOF⁃74）与焦磷酸哌嗪（PPAP）及三嗪成炭剂（CFA）以一定的质量比均匀混合后加入到乙烯⁃醋酸乙烯酯树脂（EVA）中，制备阻燃EVA材料并对其性能进行了表征。结果表明，PPAP/CFA（IFR）的质量比为3∶1，添加量为19 %（质量分数，下同），材料在垂直燃烧测试时通过了UL 94 V⁃0级，极限氧指数（LOI）为26.9 %；当IFR/MOF⁃74的质量比为97∶3，添加量为18 %时，材料就能通过UL 94 V⁃0级，LOI值为27.1 %；锥形量热测试表明，MOF⁃74的加入有效降低了材料的热量、烟气及一氧化碳的释放，表现了良好的协同阻燃作用，同时提高了阻燃剂与聚合物的相容性，使得阻燃EVA材料保持了良好的力学性能。

关键词: 乙烯?醋酸乙烯酯, 镍基金属有机框架材料, 协同阻燃

Abstract:

A nickel⁃containing metal⁃organic framework material （MOF⁃74）， piperazine pyrophosphate （PPAP）， and a triazine charring foaming agent （CFA） were homogeneously mixed at a certain mass ratio and then incorporated into ethylene⁃vinyl⁃acetate resin （EVA）. The performance of the resultant EVA composites was characterized. When 19 wt% PPAP/CFA （IFR） was introduced with a mass ratio of 3：1， the EVA composites obtain a UL 94 V⁃0 classification in the vertical burning tests as well as a limiting oxygen index （LOI） of 26.9 %. IFR was mixed with MOF⁃74 at a mass ratio of 97：3， and then the resultant mixture was introduced into EVA， the resulting composites achieved a UL 94 V⁃0 classification along with an LOI of 27.1 % at a IFR/MOF⁃74 loading of 18 %. The cone calorimetry test results indicated that the addition of MOF⁃74 effectively inhibited the release of heat， smoke and carbon monoxide during combustion. It was demonstrated that MOF⁃74 generated an excellent synergistic flame⁃retardant effect. Meanwhile， the compatibility between the flame⁃retardant additives and polymer matrix was improved. Consequently， the mechanical properties of the resultant flame⁃retardant EVA composites were well maintained.

Key words: ethylene vinyl acetate, nickel?containing metal?organic framework materials, synergistic flame retardant

中图分类号:

TQ323.5

沈文涛, 胡心蕊, 张硕, 许苗军. MOF⁃74协同膨胀阻燃EVA及其性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(9): 20-23.

SHEN Wentao, HU Xinrui, ZHANG Shuo, XU Miaojun. Performance of synergistic intumescent flame⁃retardant EVA with MOF-74[J]. China Plastics, 2024, 38(9): 20-23.

图/表 6

图1 MOF⁃74的（a）XRD曲线、（b）结构图及（c）表面形貌

Fig.1 XRD curve （a），chemical structure （b） and surface morphology （c） of MOF⁃74

样品	质量比	添加量/ %	阻燃性能
样品	IFR∶MOF⁃74	添加量/ %	（t₁+t₂）/s	UL 94	LOI/%
EVA⁃0	—	0	—	NR	18.3
EVA⁃1	1∶0	19	8.62	V⁃0	26.9
EVA⁃2	1∶0	18	18.90	V⁃1	25.7
EVA⁃3	99∶1	18	15.35	V⁃1	26.2
EVA⁃4	98∶2	18	13.78	V⁃1	26.5
EVA⁃5	97∶3	18	8.71	V⁃0	27.1
EVA⁃6	96∶4	18	13.04	V⁃1	26.4
EVA⁃7	95∶5	18	16.18	V⁃1	26.0
EVA⁃8	97∶3	16	28.3	V⁃2	24.5
EVA⁃9	97∶3	17	18.4	V⁃1	25.7
EVA⁃10	97∶3	19	6.3	V⁃0	27.8
EVA⁃11	97∶3	20	4.2	V⁃0	28.9
EVA⁃12	97∶3	21	2.9	V⁃0	30.2

表1 EVA材料的阻燃性能

Tab.1 Flame retardant properties of the EVA materials

图2 EVA、EVA/IFR、EVA/IFR/MOF⁃74的HRR和THR曲线

Fig.2 HRR and THR curves of EVA，EVA/IFR，EVA/IFR/MOF⁃74

图3 EVA、EVA/IFR、EVA/IFR/MOF-74的SPR、TSP和COP曲线

Fig.3 SPR， TSP and COP curves of EVA， EVA/IFR， EVA/IFR/MOF-74

图4 EVA材料残炭的数码相片和SEM照片

Fig.4 Digital photographs and SEM of residual carbon of the EVA composites

图5 EVA材料的拉伸强度和断裂伸长率

Fig.5 Elongation at break and mechanical properties of the EVA composites

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Performance of synergistic intumescent flame⁃retardant EVA with MOF-74

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