Ti_(3)C_(2)T_(x)和TiO_(2)(R)对LDPE复合材料阻燃性的影响及机理

本文探讨了采用刻蚀法制备的碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))和商用锐钛矿型二氧化钛[TiO_(2)(R)]作为阻燃添加剂对线型低密度聚乙烯(LDPE)阻燃性的影响及机理。结果表明,Ti_(3)C_(2)T_(x)的添加使LDPE的热释放速率峰值(PHRR)降低了29.8%,烟释放速率(SPR)降低了34.2%,而TiO_(2)(R)虽然也提高了热稳定性,但其降低效果不如Ti_(3)C_(2)T_(x)显著。极限氧指数(LOI)测试结果表明,Ti_(3)C_(2)T_(x)添加的LDPE的LOI提高了5%,达到18.7%,而添加质量分数8%TiO_(2)(R)的LDPE的LOI最高达到了19.7%。锥形量热测试进一步证实了Ti_(3)C_(2)T_(x)在阻燃方面的优越性,其添加使得LDPE的热释放总量(THR)降低了7.5%。相比之下,TiO_(2)(R)虽然提高了LDPE的热稳定性,但其对降低热释放速率和烟释放速率的效果不如Ti_(3)C_(2)T_(x)显著。热重-傅里叶红外光谱联用仪(TG-FTIR)的结果表明,Ti_(3)C_(2)T_(x)和TiO_(2)(R)均未改变LDPE的热分解路径,但在凝聚相中,Ti_(3)C_(2)T_(x)通过形成残炭层更有效地阻碍了燃烧过程。扫描电子显微镜(SEM)和元素分析(EDS)显示Ti_(3)C_(2)T_(x)在燃烧后部分维持了其片层结构,表明其在催化成炭和物理屏障方面的双重作用。本研究突出了Ti_(3)C_(2)T_(x)作为新型阻燃剂在提高LDPE阻燃性方面的潜力,并为开发新型高效阻燃聚合物材料提供了科学依据。