羧甲基纤维素微胶囊化改性氢氧化镁对聚氯乙烯性能的影响
作者:
作者单位:

1.青海民族大学 化学与材料科学学院,青海 西宁 810007;2.青藏高原资源化学与生态环境保护国家民委重点实验室,青海 西宁 810007;3.青海民族大学 基础化学实验教学示范中心,青海 西宁 810007

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基金项目:

国家自然科学基金资助项目(NSFC 51963018);青海民族大学高层次人才项目(2019XJG01);天津大学-青海民大自主创新基金合作项目(30587);青海民大研究生创新计划(12M2023014);青海民大大学生创新创业训练计划(2023-DCXM-48)


Effect of Carboxymethyl Cellulose Microencapsulated Modified Magnesium Hydroxide on Performance of Polyvinyl Chloride
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    摘要:

    为改善氢氧化镁(MH)表面极性强、与聚氯乙烯(PVC)相容性差、阻燃效率较低的问题,本文采用羧甲基纤维素(CMC)对氢氧化镁(MH)进行微胶囊化改性。CMC通过氢键与MH结合,制备出微胶囊阻燃剂(CMC-MH),然后将其引入PVC中制备复合材料。采用热重分析、扫描电镜、烟密度试验和拉伸试验等来表征复合材料的热稳定性、阻燃性能、抑烟性能和力学性能。结果表明,CMC-MH/PVC样品在800 ℃下的残炭率约为13.2%,高于PVC(1.4%)和MH/PVC(12%)。CMC-MH/PVC的LOI值为28.6%,相较于MH/PVC的LOI(25.3%)提高了3.3%。CMC-MH/PVC的最大比光密度值为14.9%,低于PVC(37.5%)和MH/PVC(20.9%)。CMC-MH/PVC的拉伸强度和断裂伸长率均高于MH/PVC,略低于PVC,其力学性能不会对复合材料的综合性能产生影响。这些结果表明CMC-MH阻燃剂分散良好,形成了致密的炭渣,从而提高了PVC复合材料的阻燃抑烟性能。

    Abstract:

    To address the issues of high surface polarity, poor compatibility with polyvinyl chloride (PVC), and low flame retardancy efficiency in magnesium hydroxide (MH), in the study, carboxymethyl cellulose (CMC) was employed to modify MH through microencapsulation. CMC formed hydrogen bonds with MH to produce a microencapsulated flame retardant (CMC-MH), which is then incorporated into polyvinyl chloride (PVC) to prepare composite materials. Thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, smoke density tests, and tensile tests were employed to characterize the thermal stability, flame retardancy, smoke suppression performance, and mechanical properties of the composite materials. The results show that the char residue rate of CMC-MH/PVC samples at 800 °C is approximately 13.2%, higher than that of PVC (1.4%) and MH/PVC (12%). The LOI value of CMC-MH/PVC is 28.6%, an increase of 3.3% compared to the LOI of MH/PVC (25.3%). The maximum specific optical density value of CMC-MH/PVC is 14.9%, lower than that of PVC (37.5%) and MH/PVC (20.9%). The tensile strength and elongation at break of CMC-MH/PVC are higher than those of MH/PVC and slightly lower than those of PVC, and their mechanical properties will not have a negative impact on the composites. These results indicate that the CMC-MH flame retardant is well dispersed, forming a dense char residue, thereby enhancing the flame retardant and smoke suppression performance of PVC composite materials.

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  • 收稿日期:2025-06-30
  • 录用日期:2026-01-08
  • 网络出版日期:2026-07-01
  • 在线发布日期: 2026-09-15
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