氯磺化聚乙烯复合材料阻燃机制的优化设计与环境耐久性增强

摘要整理

桥梁主缆保护材料面临同时实现阻燃性和耐老化性的关键挑战。传统材料在复杂服役环境中易发生结构和功能退化，限制了长期应用。本研究充分利用氯磺化聚乙烯(CSM)的本征阻燃性和耐候性，构建了基于氢氧化铝(Al(OH)₃)、氢氧化镁(Mg(OH)₂)和硼酸锌(ZB)的三种不同阻燃体系，成功制备了ZR-1、ZR-2和ZR-3三种复合材料。系统研究了不同阻燃机制对微观结构和宏观性能的影响。结果表明，硼酸锌因其优异的界面相容性和纳米级分散性，使ZR-3复合材料获得最优的力学性能，拉伸强度达19.88 MPa，断裂伸长率为133.48%。硼酸锌在高温下促进致密炭层形成，残炭率达23.02%。相比之下，Mg(OH)₂体系赋予ZR-2最高的热稳定性，玻璃化转变温度Tg=-35.9°C，紫外老化耐受性优异，紫外照射后拉伸强度仅下降2.32 MPa，极限氧指数(LOI)仅降低0.6%。在盐雾环境中，ZR-3表现出对氯离子侵蚀的异常抵抗力，这源于硼酸锌提供的化学稳定性和结构增强作用，拉伸强度下降仅1.17 MPa，LOI降低1.8%。本研究阐明了多机制阻燃与材料耐久性的内在关联，为开发先进、自适应、长寿命的桥缆保护材料提供了新的认识和有力的实验支撑。

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