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摘要： 本文聚焦于廣東地區(qū)特有的環(huán)境條件下，深入研究了氧化鎂作為阻燃劑添加到不飽和聚酯體系中的性能表現(xiàn)。通過(guò)對(duì)不同添加量的氧化鎂對(duì)不飽和聚酯復(fù)合材料的阻燃效果、力學(xué)性能以及熱穩(wěn)定性等方面進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試與分析，探討了其在該地區(qū)實(shí)際應(yīng)用中的可行性和優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，適量的氧化鎂能夠顯著提高不飽和聚酯材料的阻燃等級(jí)，同時(shí)在一定程度上保持較好的力學(xué)性能和加工流動(dòng)性，為廣東地區(qū)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持和理論依據(jù)。

一、引言

隨著廣東地區(qū)制造業(yè)的快速發(fā)展，尤其是塑料制品行業(yè)的蓬勃興起，對(duì)材料的安全性能提出了越來(lái)越高的要求。不飽和聚酯作為一種廣泛應(yīng)用的熱固性樹(shù)脂，具有優(yōu)異的成型工藝性和良好的綜合性能，但在火災(zāi)發(fā)生時(shí)容易燃燒且釋放大量有毒煙霧，限制了其在一些對(duì)防火要求較高領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，尋找高效、環(huán)保的阻燃劑來(lái)改善不飽和聚酯的阻燃性能成為研究的熱點(diǎn)之一。氧化鎂作為一種無(wú)機(jī)阻燃劑，具有來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、無(wú)毒無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，逐漸受到關(guān)注。然而，其在不同地區(qū)的應(yīng)用效果可能會(huì)受到當(dāng)?shù)貧夂颉穸鹊纫蛩氐挠绊憽ｈb于廣東地區(qū)獨(dú)特的高溫高濕氣候特點(diǎn)，深入研究氧化鎂在該環(huán)境下對(duì)不飽和聚酯的阻燃性能具有重要意義。

二、實(shí)驗(yàn)部分

（一）原材料與設(shè)備

1. 主要原料

- 不飽和聚酯樹(shù)脂（UPR）：選用廣東本地生產(chǎn)的通用型不飽和聚酯樹(shù)脂，具有良好的流動(dòng)性和固化特性。

- 氧化鎂（MgO）：分析純，粒徑約為[具體粒徑范圍]，由知名化工試劑供應(yīng)商提供。

- 促進(jìn)劑、固化劑等助劑：均為市售產(chǎn)品，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

- 高速攪拌機(jī)：用于均勻混合原料。

- 平板硫化機(jī)：用于制備試樣板材。

- 極限氧指數(shù)測(cè)定儀（LOI）、垂直燃燒試驗(yàn)機(jī)、錐形量熱儀（CONE）等阻燃性能測(cè)試設(shè)備。

- 電子試驗(yàn)機(jī)：測(cè)試材料的力學(xué)性能。

- 熱重分析儀（TGA）：分析材料的熱穩(wěn)定性。

（二）試樣制備

按照一定的質(zhì)量比例將氧化鎂加入到不飽和聚酯樹(shù)脂中，同時(shí)加入適量的促進(jìn)劑和固化劑，使用高速攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆颍玫讲煌趸V含量的復(fù)合體系。然后將混合好的物料注入預(yù)先涂有脫模劑的模具中，在平板硫化機(jī)上進(jìn)行加熱固化成型，制備出尺寸為[具體尺寸]的標(biāo)準(zhǔn)試樣。為了確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每個(gè)配方至少制備五組平行試樣。

（三）性能測(cè)試方法

1. 阻燃性能測(cè)試

- 極限氧指數(shù)（LOI）測(cè)定：根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2406 - 2009進(jìn)行測(cè)試，以衡量材料在氧氣環(huán)境中維持燃燒所需的最低氧氣濃度，數(shù)值越高表示材料的阻燃性能越好。

- 垂直燃燒試驗(yàn)：依據(jù)GB/T 8333 - 2008標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，觀察樣品在火焰作用下的燃燒行為，包括是否自熄、燃燒時(shí)間、滴落情況等，以此來(lái)評(píng)價(jià)材料的阻燃等級(jí)。

- 錐形量熱儀測(cè)試（CONE）：采用ISO 5660標(biāo)準(zhǔn)，獲取材料在受熱輻射條件下的熱釋放速率（HRR）、總釋放熱量（THR）、比消光面積（SEA）等參數(shù)，全面評(píng)估材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性。

2. 力學(xué)性能測(cè)試

使用電子試驗(yàn)機(jī)按照GB/T 1447 - 2005標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定試樣的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，考察添加氧化鎂后對(duì)材料力學(xué)性能的影響。

3. 熱穩(wěn)定性分析

利用熱重分析儀在氮?dú)夥諊拢訹升溫速率]℃/min從室溫升至[最高溫度]℃，記錄樣品的質(zhì)量變化曲線，分析材料的熱分解過(guò)程和穩(wěn)定性。

三、結(jié)果與討論

（一）阻燃性能分析

1. 極限氧指數(shù)（LOI）變化規(guī)律

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，隨著氧化鎂添加量的增加，不飽和聚酯復(fù)合材料的LOI值逐漸上升。當(dāng)氧化鎂添加量為[X]%時(shí)，LOI值達(dá)到最大值[具體數(shù)值]，相比純不飽和聚酯提高了[增幅百分比]。這表明氧化鎂的存在有效地阻礙了氧氣向材料內(nèi)部的擴(kuò)散，降低了燃燒反應(yīng)的可能性。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在廣東地區(qū)的高濕度環(huán)境下，由于水分的存在可能會(huì)影響氧化鎂的表面活性，但總體而言，其仍能發(fā)揮較好的阻燃作用，這可能是因?yàn)檠趸V顆粒在樹(shù)脂基體中形成了穩(wěn)定的分散結(jié)構(gòu)，即使在潮濕條件下也能保持一定的阻隔效果。

2. 垂直燃燒試驗(yàn)結(jié)果

從垂直燃燒試驗(yàn)可以看出，未添加氧化鎂的純不飽和聚酯樣品在點(diǎn)燃后迅速燃燒，伴有嚴(yán)重的熔滴現(xiàn)象，且無(wú)法自熄。而添加了氧化鎂的樣品燃燒速度明顯減緩，當(dāng)氧化鎂含量超過(guò)[Y]%時(shí)，樣品能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)自行熄滅，無(wú)熔滴產(chǎn)生，達(dá)到了較高的阻燃等級(jí)。這說(shuō)明氧化鎂不僅能夠抑制火焰的傳播，還能減少燃燒過(guò)程中有害物質(zhì)的產(chǎn)生，提高了材料的安全性。

3. 錐形量熱儀測(cè)試結(jié)果解讀

通過(guò)CONE測(cè)試得到的數(shù)據(jù)表明，加入氧化鎂后，材料的熱釋放速率峰值（PHRR）顯著降低，總釋放熱量也有所減少。特別是當(dāng)氧化鎂添加量為[Z]%時(shí)，PHRR降低了約[降低百分比]，THR減少了[減少量]。這意味著在火災(zāi)發(fā)生初期，含有氧化鎂的材料能夠延緩火勢(shì)蔓延的速度，為人員疏散和滅火爭(zhēng)取更多時(shí)間。此外，比消光面積的增加表明氧化鎂有助于形成炭層，該炭層可以起到隔熱、隔氧的作用，進(jìn)一步增強(qiáng)了材料的阻燃性能。

（二）力學(xué)性能影響

雖然氧化鎂的加入主要是為了提高材料的阻燃性能，但也不可避免地會(huì)對(duì)力學(xué)性能產(chǎn)生一定影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著氧化鎂含量的增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均呈現(xiàn)先略微上升后下降的趨勢(shì)。在較低添加量范圍內(nèi)（如小于[A]%），由于氧化鎂顆粒起到了異相成核的作用，細(xì)化了結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而使材料的力學(xué)性能有所改善。然而，當(dāng)添加量超過(guò)一定限度后，過(guò)多的氧化鎂顆粒會(huì)導(dǎo)致團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，破壞了樹(shù)脂基體的連續(xù)性，使得應(yīng)力集中點(diǎn)增多，最終導(dǎo)致力學(xué)性能下降。綜合考慮阻燃性能和力學(xué)性能的平衡，建議氧化鎂的最佳添加量控制在[B]%左右。

（三）熱穩(wěn)定性研究

熱重分析曲線顯示，添加氧化鎂后的不飽和聚酯復(fù)合材料初始分解溫度有所提高，且在整個(gè)熱解過(guò)程中失重速率變緩。這是因?yàn)檠趸V具有較高的熱穩(wěn)定性，在受熱時(shí)能夠吸收大量的熱量并穩(wěn)定存在于材料體系中，延緩了聚合物分子鏈的斷裂和降解過(guò)程。同時(shí)，氧化鎂還能促進(jìn)炭層的形成，進(jìn)一步提高材料的耐熱性能。這種良好的熱穩(wěn)定性對(duì)于廣東地區(qū)夏季高溫環(huán)境下使用的塑料制品尤為重要，可有效延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。

四、結(jié)論

綜上所述，在廣東地區(qū)的特定環(huán)境下，氧化鎂作為一種有效的阻燃劑應(yīng)用于不飽和聚酯中具有顯著的效果。適量的氧化鎂添加能夠大幅提高材料的阻燃等級(jí)，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，在保證一定力學(xué)性能的前提下，還能增強(qiáng)材料的熱穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)不同性能指標(biāo)的綜合分析和優(yōu)化，確定了適合廣東地區(qū)應(yīng)用的氧化鎂最佳添加量范圍。本研究為廣東地區(qū)開(kāi)發(fā)高性能阻燃型不飽和聚酯復(fù)合材料提供了可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)，有望推動(dòng)該地區(qū)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和發(fā)展。未來(lái)，還可以進(jìn)一步探索表面改性技術(shù)以提高氧化鎂與樹(shù)脂基體的相容性，從而進(jìn)一步提升材料的綜合性能。