铁-氧化锡氢氧化学物应用新思路：PVC阻燃抑烟

图1.不同PVC试样的阻燃和机械性能图2.不同PVC材料的热重分析图3.不同PVC材料的热重分析数据图4.不同PVC样品的锥型量热曲线图5.不同PVC样品的锥型量热数据

柔性聚氯乙烯（PVC）广泛用于许多领域，包括线材，窗框和管道。然而，由于其增塑剂含量高，它容易燃烧。因此，在PVC中添加阻燃剂以提高其阻燃性。目前研究最多的无机阻燃剂是纳米材料，它被加入到高分子材料中，具有良好的阻燃效果。同时，纳米材料也容易结块; 这会影响其阻燃效果。因此，纳米材料的分散性也是其阻燃性的关键。铁-氧化锡氢氧化学物[FeSnO（OH）5 ]是一种环保型无机催化剂，但很少有人研究其作为阻燃剂的应用。

河北大学徐建中课题组通过水热合成法成功制备了FeSnO（OH）5，并且通过不同的配方制备了阻燃PVC试样。图1是用FeSnO（OH）5处理的PVC的阻燃性和拉伸性能。从图中可以看出，用FeSnO（OH）5处理的PVC样品的阻燃性能和拉伸性能。随着FeSnO（OH）5负载量的增加，用FeSnO（OH）5处理的PVC样品的LOI值从24.9％增加至33.4％。在所研究的PVC样品，该PVC样品与5份FeSnO（OH）处理5 [PVC5，其中的数字表示FeSnO的浓度（OH）5以phr]显示出最佳积分性质：LOI = 30.5％，拉伸强度= 23.4MPa，伸长率= 272％。

图2显示了不同PVC材料的热重分析曲线，具体的数据总结于图3中。FeSnO（OH）5表现出一步热降解，其中T 5％为204℃，分解温度范围为175-284℃，并且第一个最大体重减轻率（V m 1）为2.5％/分钟。其相应的温度（T m 1）是234℃。PVC样品表现出两步热降解。他们的T 5％随着FeSnO（OH）5添加量的增加先增加后减小。与PVC0相比，PVC2和PVC5 的T 5％值分别提高了6和5℃。用FeSnO（OH）5处理的PVC样品的焦炭残留量比PVC0高约7.6-11.0％，随着FeSnO（OH）5的添加量的增加而增加。

图4显示了PVC0和PVC5的HRR曲线。热释放率（PHRR）值的高峰值是评估PVC火灾风险的关键。正如预期的那样，PHRR值从PVC0的303kW / m 2下降到PVC5的236kW / m 2。PVC5的PHRR时间短于PVC0。另外，与PVC0相比，PVC5的THR和Av-HRR值分别下降5.3个单位（约13.6％）和19.1个单位（约13.4％）。这些结果表明，FeSnO（OH）5有效降低了火灾风险。

此外，PVC在火灾事故中产生大量烟雾，威胁到人类的生命和生活环境，因此PVC的烟气产生对于实际应用也非常关键。如图5所示，SPR的峰值为0.37米2 / s的PVC0，该值下降至0.18米2 /秒（约51.4％），用于PVC5。与PVC0相比，PVC5的TSP，Av-SEA和Av-MLR分别下降18.1个单位（约48.8％），249个单位（约28.0％）和0.024个单位（约19.7％）。这些结果表明，FeSnO（OH）5显着减少了热和烟的产生并增加了炭渣的量。

本文通过合成FeSnO（OH）5并且成功应用在PVC当中，达到了阻燃抑烟PVC材料的作用，对于这种环保型无机纳米材料的应用给出了新的思路。