硅烷处理氢氧化镁阻燃EVA的流变性能研究

氢氧化镁（Mg(OH)₂）作为一种无卤阻燃剂，因其阻燃效果好、无毒、无烟、无腐蚀性等特点，在塑料、橡胶等材料中得到了广泛应用。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）是一种常见的热塑性弹性体，具有良好的柔韧性和加工性能。然而，氢氧化镁在EVA基体中的分散性和界面相容性较差，这会影响其阻燃效果和复合材料的力学性能。通过硅烷偶联剂对氢氧化镁进行表面改性，可以显著改善其在EVA基体中的分散性和相容性，从而提高复合材料的综合性能。

硅烷偶联剂是一类双功能基团的化合物，一端可以与无机填料表面的羟基发生化学反应，另一端可以与聚合物基体中的官能团发生交联，从而增强无机填料与聚合物基体之间的界面结合。在本研究中，通过硅烷处理氢氧化镁，可以改善其在EVA基体中的分散性和界面相容性，从而提高复合材料的阻燃性能和力学性能。

实验材料与方法

实验材料

• 氢氧化镁（Mg(OH)₂）：作为阻燃剂。
• 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）：作为基体材料。
• 硅烷偶联剂：如γ-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）。
• 其他试剂：如去离子水、溶剂等。

实验步骤

1. 氢氧化镁改性：
• 将氢氧化镁分散于去离子水中，加入适量的硅烷偶联剂。
• 在一定温度下（如60°C）搅拌数小时，使硅烷偶联剂与氢氧化镁表面发生化学反应。
• 通过离心分离、洗涤、干燥等步骤得到改性氢氧化镁。
2. 复合材料制备：
• 将改性后的氢氧化镁与EVA按一定比例混合。
• 通过熔融共混的方式制备复合材料，确保氢氧化镁在EVA基体中的均匀分散。
3. 流变性能测试：
• 使用流变仪在不同温度和频率下进行动态力学分析（DMA），评估复合材料的流变性能。
• 记录复合材料的储能模量（G'）、损耗模量（G''）和复数黏度（η*）等参数。
4. 其他性能测试：
• 力学性能：通过拉伸测试、弯曲测试等方法评估复合材料的力学性能。
• 阻燃性能：通过极限氧指数（LOI）测试、垂直燃烧测试（UL-94）等方法评估复合材料的阻燃性能。

结果与讨论

1. 流变性能：
• 储能模量（G'）：硅烷处理后的氢氧化镁在EVA基体中的分散性更好，复合材料的储能模量显著提高，表明材料的弹性增强。
• 损耗模量（G''）：改性氢氧化镁的加入使得复合材料的损耗模量略有下降，这可能是由于界面相容性的改善减少了内耗。
• *复数黏度（η）**：改性氢氧化镁复合材料的复数黏度在一定频率范围内低于未改性复合材料，表明流变行为得到了优化。
2. 力学性能：
• 改性氢氧化镁复合材料的拉伸强度和断裂伸长率较未改性材料有所提高，表明界面相容性的改善提高了材料的力学性能。
3. 阻燃性能：
• 改性氢氧化镁复合材料的极限氧指数（LOI）和垂直燃烧等级（UL-94）均优于未改性材料，表明阻燃性能得到了显著提升。

通过硅烷偶联剂对氢氧化镁进行表面改性，可以显著改善其在EVA基体中的分散性和界面相容性，从而提高复合材料的流变性能、力学性能和阻燃性能。这一研究为开发高性能阻燃EVA复合材料提供了新的思路和技术手段。