如何阻燃天然橡胶并且不恶化其性能？|丙烯酸|树脂|橡胶|聚合物

图1. DOMMT-1，DOMMT-2和DOMMT-3的制备流程图2.阻燃橡胶复合材料配方表图3. NR / DOMMT复合材料的SEM图像图4. TG和DTG曲线获得了不同的NR/DOMMT复合材料图5. NR/DOMMT复合材料热重分析数据

天然橡胶（NR）主要包含聚合的顺式 -1,4-聚异戊二烯。这种橡胶可以从橡胶树中作为水分散体获得，也可以作为干燥的固体。由于其独特的物理机械性能组合，NR被称为“商品聚合物”和“工程弹性体”。然而，由于NR与大多数合成橡胶类似，其可燃性高。无机阻燃填料如氢氧化铝是具有阻燃作用的典型绿色添加剂。然而，需要大量的这些绿色添加剂，这可能会影响聚合物材料的机械性能。因此，一类新型高效环保型阻燃添加剂现已引起更多关注。

上海工程技术大学的王锦成教授及其博士研究生张广建制备了液晶和树枝状聚合物改性的OMMT（DOMMT），并对其在NR复合材料中的应用进行了研究。新型增强型粘土聚合物纳米复合材料的制造是为了利用氮和硅元素在OMMT和树状聚合物中的阻燃效应。

研究者首先将OMMT和丙烯腈加入到预先制备的浓度为100μg/ mL的KOH溶液中，将该悬浮液搅拌均匀。接着将盐酸和甲醇加入到烧瓶中，将混合物搅拌均匀，然后在冰盐浴条件下将乙二胺缓慢加入到烧瓶中。通过旋转蒸发除去甲醇和过量的乙二胺。获得包含DOMMT-1的产物。接下来，将DOMMT-1和丙烯酸甲酯加入到预先制备的甲醇溶液中。通过旋转蒸发除去甲醇和过量的丙烯酸甲酯。获得包含DOMMT-1.5的产物。随后，将DOMMT-1.5和乙二胺加入到预先制备的甲醇溶液中。通过旋转蒸发除去甲醇和过量的乙二胺。获得包含DOMMT-2的产物。通过反复添加过量的丙烯酸甲酯和乙二胺获得DOMMT-2.5和DOMMT-3。图1中出示出了DOMMT-1，DOMMT-2和DOMMT-3的制备流程。

按照图2所示制备阻燃橡胶复合材料。图3为NR / DOMMT复合材料的SEM图像。纯NR具有光滑表面和少量孔，显示在NR / DOMMT-5的横截面上存在明显的撕裂痕迹，由此表明DOMMT和NR具有良好的相容性。有机粘土对NR基体具有增强作用，这解释了为什么NR / DOMMT-5表现出更高的热稳定性和更好的机械性能。然而，由于有机粘土引起的团聚现象，NR / DOMMT-20复合材料的表面具有大量的空穴。由于DOMMT在NR基质中的分散状态差，DOMMT和NR之间的相容性降低。

图4显示了NR复合材料的TG和差热重分析（DTG）曲线。除了T -5％，T max以及在600℃下焦化残渣的产率之外，还显示了最大重量损失率。这些结果总结在图5中。与纯NR相比，由于DOMMT结构中小分子的分解和挥发，添加不同量的DOMMT后，复合材料的T- 5％降低。另外，随着DOMMT添加量的增加，NR和NR / DOMMT复合材料的最大重量损失率降低，尽管T max数值变化不大。这种现象可以用这些复合材料的热稳定性改善来解释，这是由于层状硅酸盐的阻挡作用以及具有高稳定性的化合物的量的增加。