聚烯烃无卤阻燃复合材料的研究

论文摘要

本文利用氢氧化镁为主要阻燃剂来进行聚烯烃无卤阻燃复合材料的研究。氢氧化镁阻燃剂与聚烯烃相容性差。直接加入到聚烯烃中，会带来力学性能的恶化，因此对Mg（OH）2在材料中的分散度进行改性是非常必要的。本文采用了分散剂改善Mg（OH）2在材料中的分散度，研究了其对PP／MH复合体系的力学性能及加工性能的影响。实验表明，在加入了分散剂后，Mg（OH）2在材料中的分散性明显得到改善，体系冲击强度最大上升了47.5％，断裂伸长率从0提高到了5.82％。当氢氧化镁保持60％不变时，分散剂的加入可以使材料阻燃性从V-2提升至V-1。单独使用氢氧化镁阻燃聚丙烯，需要很高的填充量才有较好的阻燃性能，这会导致材料力学性能的恶化。而利用阻燃协效剂替代部分氢氧化镁，可以在不影响材料阻燃性能的情况下，减少氢氧化镁的填充量，在一定程度上改善了材料的力学性能。本文采用红磷母料、磷酸三苯酯（TPP）以及三聚氰胺（MEL）分别与Mg（OH）2配合使用，用以在阻燃效果不变的前提下减少MH的用量。研究表明红磷与Mg（OH）2有良好的协效作用，能有效提高体系的阻燃性能。在保持阻燃剂总量为60％时，用5％的红磷替代同量的MH会使体系的燃烧性能从V-2上升至V-0；并且，红磷母料试样的断裂伸长率以及熔体流动速率有一定提高。肛L、TPP与MH形成的复配体系阻燃性能不佳。针对加入氢氧化镁之后后，材料的力学性能有大幅下降，本文采用POE、MPOE、EVA和MPP作为改性剂对体系的力学性能进行改性。实验表明，POE及MPOE是阻燃材料的优秀抗冲改性剂，MPOE使材料冲击性能提升93％；POE、MPOE、EVA及MPP都改善了材料的断裂伸长率，MPOE使断裂伸长率从0提高到8.93％；EVA与MPP改善了体系的熔体流动速率，MPP使之提高了0.8g／10min；MPP使材料的拉伸性能提高了10MPa，其与PP／MH体系的相容性最好。研究Mg（OH）2与红磷阻燃聚乙烯。研究结果表明，在MH用量只有60％时PE便可达到V-0级阻燃等级。而加入红磷后阻燃级别同样能够达到V-0级。红磷与MH复配对PE阻燃同样高效。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 现有无卤阻燃剂及阻燃机理
• 1.2.1 无机阻燃剂
• 3）'>1.2.1.1 氢氧化铝（Al（OH）₃）
• 2）'>1.2.1.2 氢氧化镁（Mg（OH）₂）
• 1.2.1.3 红磷（RP）
• 1.2.1.4 可膨胀石墨
• 1.2.1.5 聚磷酸铵（APP）
• 1.2.2 有机阻燃剂
• 1.2.2.1 磷系阻燃剂
• 1.2.2.2 磷酸酯
• 1.2.2.3 膦酸酯
• 1.2.2.4 氧化膦
• 1.2.2.5 氮系阻燃剂
• 1.2.2.6 膨胀型阻燃剂（IFR）
• 1.3 无卤阻燃剂在聚丙烯复合材料中的应用
• 1.3.1 无机阻燃剂
• 1.3.2 含硅阻燃体系
• 1.3.3 无卤膨胀型阻燃剂
• 1.3.4 其他阻燃方法
• 1.4 聚丙烯无卤阻燃剂的发展方向
• 1.5 研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原料
• 2.2 主要仪器及设备
• 2.3 实验流程及工艺条件
• 2.4 性能测试
• 第三章 结果与讨论
• 2阻燃体系的研究'>3.1 PP/MG（OH）₂阻燃体系的研究
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 氢氧化镁加入量对体系性能的影响
• 3.1.2.1 力学及流变性能
• 3.1.2.2 燃烧性能
• 3.1.2.3 热失重分析
• 2形态结构对体系的影响'>3.1.3 Mg（OH）₂形态结构对体系的影响
• 3.1.3.1 力学性能
• 3.1.3.2 阻燃性能
• 2分散性的影响'>3.1.4 分散剂对Mg（OH）₂分散性的影响
• 2体系微观结构的影响'>3.1.4.1 分散剂对PP/Mg（OH）₂体系微观结构的影响
• 2体系力学性能的影响'>3.1.4.2 分散剂对PP/Mg（OH）₂体系力学性能的影响
• 2体系燃烧性能的影响'>3.1.4.3 分散剂对PP/Mg（OH）₂体系燃烧性能的影响
• 3.1.5 小结
• 2/改性剂体系的研究'>3.2 PP/MG（OH）₂/改性剂体系的研究
• 3.2.1 力学及流变性能
• 3.2.2 小结
• 3.3 PP无卤复合阻燃体系的研究
• 3.3.1 引言
• 3.3.2 MH/红磷阻燃体系
• 3.3.2.1 力学性能
• 3.3.2.2 阻燃性能
• 3.3.2.3 热失重分析（TGA）
• 3.3.3 MH/磷酸三苯酯（TPP）/三聚氰胺阻燃体系
• 3.3.3.1 磷酸三苯酯与三聚氰胺简介
• 3.3.3.2 力学性能
• 3.3.3.3 阻燃性能
• 3.3.3.4 热失重分析（TGA）
• 3.3.4 小结
• 3.4 MH对PE阻燃效果的研究
• 3.4.1 引言
• 3.4.2 力学性能
• 3.4.3 阻燃性能
• 3.4.4 热失重分析（TGA）
• 3.4.5 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢