两种膨胀阻燃剂对EVM材料的阻燃与力学性能影响研究

论文摘要

乙华平橡胶（EVM）属于特种橡胶,它是一种高醋酸乙烯（VA）含量的乙烯醋酸乙烯聚合物,它在耐高温（175℃）,耐油（相当于丙烯腈ACN含量26%-34%的丁腈橡胶）,耐天候老化（仅次于EPDM）以及阻燃方面都非常优秀。目前,无卤阻燃EVM材料己成功用于制造高速列车的电缆和风挡、模压制品、管材、输送带、橡胶板及隔音窗帘等。目前对乙华平橡胶的阻燃剂研究最广最常用的是无机金属氢氧化物,若要达到较好的阻燃效果,这类阻燃剂的添加量需要达到60%以上,这对材料的物理机械性能有很大的副作用,使得EVM阻燃复合材料的应用领域和范围受到很大的限制。后来发展起来的膨胀型阻燃剂具有填充量小,低烟无卤,阻燃效果好,对材料的机械性能影响小等优点,已被广泛应用于橡塑阻燃领域。本论文就膨胀阻燃EVM复合材料进行了研究。分别研究了多组分膨胀型阻燃剂（APP/DPER系统）和单组份膨胀型阻燃剂（DBDPP）对乙华平橡胶的阻燃性能和力学性能的影响。主要内容包括：1、通过正交实验的方法对EVM为基体的护套配方进行了优化,得出在阻燃剂APP／DPER比例在2：1,总量为90份时,力学性能和氧指数达到一个较优水平,分别为：拉伸强度为6.69MPa,断裂伸长率为350%,极限氧指数为33.5%。2、考察了APP/DPER的加入对EVM复合材料燃烧性能的影响。结果显示该阻燃系统能显著提高EVM的氧指数。但会使材料的力学性能稍有下降。3、利用TGA分析和SEM分析对复合材料的燃烧过程进行了研究,结果表明APP／DPER能使EVM产生膨胀型炭层,提高EVM燃烧后的残炭率,使EVM在氮气中起始分解温度比纯EVM有所下降,降解温度区间变宽,降解速度减慢。4、合成了膨胀阻燃剂4,4’-二氨基二苯甲烷二（2,2-二甲基-1,3-丙二醇）磷酰胺（DBDPP）,并将其应用于EVM橡胶阻燃。5、利用TGA和SEM对DBDPP和EVM/DBDPP复合材料的热力学降解行为进行了研究。DBDPP的添加有助于提高EVM橡胶在高温下的热稳定性,有助于复合材料在燃烧时残炭率的提高。复合材料燃烧过程产生的膨胀型炭层有效提升了EVM/DBDPP复合材料的LOI值和阻燃等级。6、考察了DBDPP的加入对复合材料物理机械性能的影响。结果表明它会降低EVM/DBDPP复合材料的力学性能,但由于在复合材料中能够分散均匀,较好的相容,没有形成明显的相分离,所以这种影响能控制在可接受的范围内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 聚合物的燃烧和阻燃机理
• 1.2.1 高分子材料热解和燃烧过程
• 1.2.2 聚合物阻燃机理
• 1.3 阻燃剂概述
• 1.3.1 化学阻燃剂
• 1.3.2 填料型阻燃剂
• 1.3.3 膨胀型阻燃剂
• 1.3.4 阻燃剂工业面临的挑战
• 1.4 EVM及其性能改进方法简述
• 1.5 阻燃剂在乙烯-醋酸乙烯酯中的应用
• 1.6 橡胶配方设计概述
• 1.7 本论文设计思想和研究内容
• 第2章 APP/DPER阻燃EVM
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验步骤
• 2.2.4 测试与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 正交试验结果分析
• 2.3.2 IFR添加量对力学性能和氧指数的影响
• 2.3.3 热分析
• 2.3.4 成炭分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 单组分膨胀阻燃剂阻燃EVM
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验步骤
• 3.2.4 表征与测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 DPPC和DBDPP的合成与表征
• 3.3.2 复合材料的热分析
• 3.3.3 燃烧性能
• 3.3.4 成炭分析
• 3.3.5 EVM/DBDPP复合材料的力学性能
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）
• 致谢