在相近填充量下，填充ATH/MDH 复配阻燃体系试样的T50%高于只填充ATH 的试样。只填充ATH的试样Tmax1 较高且随阻燃剂填充量的增加而升高，这是因为在第1 个失重阶段，ATH 脱水分解吸收大量热量，降低了体系温度，同时生成的Al2O3 起到物理阻隔作用，延缓了热分解。而ATH/MDH 复配阻燃体系可以在更宽的温度范围分阶脱水，有效延缓聚烯烃的降解，使1 阶分解速率减缓，3 阶分解速率略有提高，有利于复合材料热稳定性的提高。
热重残炭量也是表征材料热稳定性的一个指标，残炭量越高，材料的热稳定性越好。从表3 中可以看出，填充不同阻燃体系试样的残炭量均随阻燃剂填充量的增加而提高，但在相近填充量下，填充ATH/MDH 复配阻燃体系试样的残炭量明显高于单一ATH 阻燃体系，表明ATH 和MDH 的分阶脱水可有效延缓热分解，生成的氧化物固熔体可与基体树脂形成多层次的结构层，可有效阻隔热量和可燃性气体，并使炭层结构稳固，从而使残炭量提高。
2.1 氧指数
氧指数常用于评价无卤阻燃材料的静态阻燃性能。表4 为4 种无卤阻燃复合材料的氧指数测试结果。从表4 可以看出，填充两种阻燃体系的试样氧指数都随着阻燃剂填充量的增加而提升，原因是随着无机氢氧化物填充量的增加，阻燃剂受热分解吸收更多的热量，反应生成的金属氧化物覆盖在聚合物的表面可隔绝热量和氧气传递，阻止材料的继续燃烧，有效提高了试样的氧指数。但在相近填充量下，填充ATH/MDH 复配阻燃体系的试样和只填充ATH 的试样氧指数一样，与TGA 测试结果反映的规律不一致，原因可能是MDH 的分解温度较高且吸热量较少，对抑制材料温度上升的效果比ATH 差，所以对氧指数的提升不明显。
表4 试样的氧指数
Tab.4 The oxygen index of samples
2.1 锥形量热分析
锥形量热仪试验条件与火灾中材料的真实燃烧环境相近，测量结果与大型火场试验结果有较好的相关性，可用于预测真实火灾中材料的动态燃烧行为。
采用锥形量热仪测得各试样的引燃时间(TTI)、热释放速率峰值(pHRR)、烟生成速率峰值(pSPR)、火灾性能指数(FPI)等参数，结果如表5 所示。热释放速率(HRR)是指试样燃烧时单位面积释放的热量，其最大值为pHRR，pHRR 越小越好。pSPR 是表征材料在单位时间内产烟量的最大值，其值越大，表明烟气的危险性越大。TTI 与pHRR 的比值为FPI，通常用于预测材料在点火后是否容易发生剧烈燃烧，FPI 值越大，材料的火灾危险性越低。
图3 为4 种试样的热释放速率曲线。从图3 和表5 可以看出，不同阻燃体系和不同填充量试样的热释放速率曲线形状不同。相同阻燃体系中，高填充量试样的pHRR 峰值降低，峰宽变大，3# 试样的pHRR 比1# 试样的降低了39.5%，4# 试样的pHRR 比2# 试样的降低了10.5%，表明随着阻燃剂填充量的增加，试样燃烧的剧烈程度减缓，延燃时间增加。而在相近填充量下，填充ATH/MDH 复配体系试样的pHRR 峰值明显低于只填充ATH 的试样，低填充量下2#试样的pHRR 比1#试样的降低了33.8%，高填充量下4# 试样的pHRR 比3# 试样的降低了2.1%，且试样的延燃时间随填充量的增加而延长。这是因为ATH 和MDH 具有良好的协效阻燃作用，可在更宽的温度范围内吸收更多的热量并释放水蒸气，阻止复合材料温度升高，延缓其热分解，降低燃烧速率。
图4 为4 种试样的烟生成速率(SPR)曲线。从图4 可以看出，SPR 曲线的峰高和峰宽依赖于阻燃剂的填充量。高填充量的3#和4#试样的SPR 曲线均比低填充量的1#和2#试样低且宽。由表5 数据可知，3#试样的pSPR 比1# 试样的降低了34.9% ，4# 试样的pSPR 比2#试样的降低了60.6%，可见相同阻燃体系中随着阻燃剂用量的增加，试样的pSPR 明显降低，原因是阻燃剂用量越多，复合材料形成的炭层越致密，可有效地抑制氧气和热量的传递，降低烟生成速率。与只填充ATH 的试样相比，相近填充量下填充ATH/MDH 复配阻燃体系试样的pSPR 明显降低，峰宽更宽，这是因为ATH/MDH 的复配使复合材料的成炭能力明显增强，延缓了材料热分解时挥发性产物的逸出。
图3 试样的热释放速率曲线
Fig.3 The heat release rate curves of samples
图4 试样的烟生成速率曲线
Fig.4 The smoke production rate curves of samples
表5 试样的锥形量热仪测试结果
Tab.5 The cone calorimeter test results of samples
