Leather is among the most ancient, widely used materials worldwide. Industrial-scale leather production produces large quantities of organic waste attained during shaving and buffing steps during processing. In this study, leather wastes (LW) are used as fillers in flame retarded polymer composites. LW is investigated as a multifunctional bio-filler that enhances the fire performance of flame retarded poly(ethylene–vinyl acetate) (EVA) containing phosphorus flame retardants (P-FRs) ammonium polyphosphate (APP) or a melamine-encapsulated APP (eAPP). Using LW from tanneries as adjuvants to enhance P-FRs in EVA reduces industrial wastes that otherwise require costly waste management solutions. Materials are characterized multi-methodically via mechanical tests, electron microscopy, rheology, thermogravimetric analysis, evolved gas analysis, and condensed phase FTIR, also reaction-to-small-flames and cone calorimeter tests. EVA containing 10 wt-% LW and 20 wt-% P-FRs achieve 20% reductions in fire loads versus EVA, and up to 10% reduction in effective heats of combustion versus EVA with equal (30 wt-%) P-FR loadings. Enhanced char stabilization of EVA composites with LW and P-FRs lowered peaks of heat release rates up to 53% compared to EVA, and up to 40% compared to equal P-FRs loadings. Synergisms between LW and P-FRs in EVA are quantified. A chemical decomposition mechanism is proposed.

皮革是世界上最古老、使用最广泛的材料之一。工业规模的皮革生产会在加工过程中的剃须和抛光步骤中产生大量有机废物。在这项研究中，皮革废料 (LW) 被用作阻燃聚合物复合材料的填料。LW 被研究为一种多功能生物填料，可提高含磷阻燃剂 (P-FRs) 多磷酸铵 (APP) 或三聚氰胺封装的 APP (eAPP) 的阻燃聚（乙烯-醋酸乙烯酯）（EVA）的防火性能. 使用来自制革厂的 LW 作为佐剂来增强 EVA 中的 P-FR，可以减少工业废物，否则这些废物需要昂贵的废物管理解决方案。通过机械测试、电子显微镜、流变学、热重分析、逸出气体分析、和凝聚相 FTIR，还有反应小火焰和锥形量热仪测试。与 EVA 相比，含有 10 wt-% LW 和 20 wt-% P-FR 的 EVA 可将火灾载荷降低 20%，与具有相同（30 wt-%）P-FR 载荷的 EVA 相比，有效燃烧热降低高达 10% . 与 EVA 相比，具有 LW 和 P-FRs 的 EVA 复合材料增强的炭稳定性降低了热释放率的峰值，最高降低了 53%，与相同的 P-FRs 负载相比，最高降低了 40%。EVA 中 LW 和 P-FRs 之间的协同作用被量化。提出了一种化学分解机制。与 EVA 相比，具有 LW 和 P-FRs 的 EVA 复合材料增强的炭稳定性降低了热释放率的峰值，最高降低了 53%，与相同的 P-FRs 负载相比，最高降低了 40%。EVA 中 LW 和 P-FRs 之间的协同作用被量化。提出了一种化学分解机制。与 EVA 相比，具有 LW 和 P-FRs 的 EVA 复合材料增强的炭稳定性降低了热释放率的峰值，最高降低了 53%，与相同的 P-FRs 负载相比，最高降低了 40%。EVA 中 LW 和 P-FRs 之间的协同作用被量化。提出了一种化学分解机制。