PVA/石墨烯/LDH混合气凝胶，具有轻质、防火、抗压等性能

2023年8月11日 浏览：1374 评论：1
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PVA/石墨烯/LDH混合气凝胶，具有轻质、防火、抗压等性能的图2


聚乙烯醇（PVA）气凝胶具有优异的环保性能，一直被认为可以取代不可降解的聚合物泡沫。然而，由于高易燃性、亲水性和较差的抗压性能，PVA气凝胶一直被排除在实用之外。近日，福州大学郑玉婴教授、施永乾等研究人员通过冷冻干燥法和静电吸附阻燃剂法制备了具有防火安全性和耐压性能的PVA/可膨胀氧化石墨烯（EGO）/层状双氢氧化物（LDHs）（PGL）气凝胶。气凝胶中的冰晶升华后形成大量树状孔道结构。同时，EGO和LDHs的复配使PGL气凝胶具有6.0917 MPa的高抗压强度（80%应变时）、19.16 m2/s2的高比模量和0.059 g/cm3的超低密度。特别是制备的PGL气凝胶的热释放量降低了55.4%，烟释放量降低了54.3%，极限氧指数达到31%。此外，LDHs还增强了与PVA/EGO的界面，从而改善了疏水性能。静电吸附作为一种简便的生产工艺为满足PVA气凝胶的抗压、阻燃、隔热、抑烟等要求奠定了基础。相关研究成果以“A Facile Strategy for Constructing Lightweight, Fire Safety and Compression Resistance Poly(vinylalcohol) Aerogels with Highly-efficient Expansible Graphene Oxide/Layered Double Hydroxides Hybrid Synergistic Flame Retardant”为题发表于《J COLLOID INTERF SCI》。

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图1.气凝胶制造路线示意图。

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图2.（a）PP、PG 和 PGL15 的 XPS 图谱；（b、c、d）分别为 PP、PG 和 PGL15 的 C1s XPS 图谱。

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图3.(a)PP、PG、PGL5、PGL10、PGL15气凝胶的压缩应力-应变曲线；(b)PVA基材料的压缩模量与之前报道结果的比较；(c)PGL15气凝胶垂直压力测试的数字图像。

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图4. (a)气凝胶的热导率；(b)PP和PGL15气凝胶在150℃板状加热器下加热的红外图像。

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图5.锥形量热测试结果：（a）HRR；（b）THR；（c）SPR；（d）TSR；（e）PP、PG、PGL5、PGL10和PGL15气凝胶的TSP曲线；（f）不同含量PVA基复合材料的阻燃效率。

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图6.分别为PP、PG、PGL5、PGL10和PGL15气凝胶锥形量热试验后残炭的数字图像和SEM图像。

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