無(wú)鹵阻燃聚烯烴發(fā)泡材料的研制工藝研究.pdf

1、聚烯烴發(fā)泡材料具有質(zhì)輕、熱導(dǎo)率低、吸濕和透濕性小、價(jià)格低廉、節(jié)省材料等許多優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛使用。但作為一種高分子材料,在有火源、熱源等條件下容易引起火災(zāi),從而限制了其在建筑保溫方面的應(yīng)用。為了改善聚烯烴發(fā)泡材料的阻燃性,一般在發(fā)泡材料中添加阻燃劑,而目前大多使用含鹵阻燃劑在火災(zāi)發(fā)生時(shí)會(huì)給環(huán)境帶來(lái)二次危害,因此,開發(fā)無(wú)鹵阻燃聚烯烴發(fā)泡材料逐漸成為研究熱點(diǎn)。本論文主要通過(guò)研究無(wú)鹵阻燃協(xié)效劑對(duì)阻燃發(fā)泡材料的阻燃性能和力學(xué)性能影響,確定阻燃劑最

2、佳配比及工藝方法和條件,并通過(guò)現(xiàn)代儀器測(cè)試分析其阻燃機(jī)理。
　　本文選用鈦酸酯、硬脂酸、硅烷偶聯(lián)劑KH-550三種表面處理劑對(duì)氫氧化鎂(MH)進(jìn)行改性,研究改性劑及其用量對(duì)阻燃聚烯烴發(fā)泡材料性能的影響。結(jié)果表明經(jīng)2％硅烷偶聯(lián)劑干法改性的氫氧化鎂對(duì)提高阻燃發(fā)泡材料力學(xué)性能和阻燃性能的效果最好,氧指數(shù)達(dá)到26.9%,拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率均比未改性的提高了0.29 MPa和23.8%。研究比較了納米級(jí)和微米級(jí)兩種不同粒徑氫氧化鎂對(duì)阻燃發(fā)

3、泡材料阻燃性能及力學(xué)性能的影響,納米級(jí)氫氧化鎂優(yōu)于微米級(jí)氫氧化鎂。
　　由于氫氧化鎂存在阻燃效率低、添加量大及對(duì)材料力學(xué)性能影響大等缺點(diǎn),因此本文選用微膠囊紅磷、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)、有機(jī)硅作為納米氫氧化鎂的協(xié)效阻燃劑。研究了在氫氧化鎂用量固定為60份(相對(duì)于100份聚烯烴主料)情況下,三種協(xié)效阻燃劑分別對(duì)阻燃發(fā)泡材料阻燃性能和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明微膠囊紅磷的阻燃協(xié)效效果最好, MCA及有機(jī)硅對(duì)阻燃發(fā)泡材料的力學(xué)性能均有

4、一定的改善作用。在此基礎(chǔ)上,本論文通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化條件后得到制備阻燃發(fā)泡材料的最佳協(xié)效阻燃劑的復(fù)配方案為:MH:紅磷∶MCA∶有機(jī)硅為60∶6∶15∶6。阻燃發(fā)泡材料拉伸強(qiáng)度為1.14 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率198%,氧指數(shù)達(dá)到31.5%,體系的垂直燃燒可達(dá)FV-1級(jí)。
　　研究了添加阻燃劑之后對(duì)發(fā)泡材料的制備工藝造成影響。結(jié)果表明,添加阻燃劑后,阻燃發(fā)泡材料的粘度顯著提高,最佳模壓溫度由175℃提高到185℃,模壓時(shí)間由原來(lái)的330

5、 s延長(zhǎng)到360 s,制得的阻燃發(fā)泡材料拉伸強(qiáng)度為1.23 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率215%,氧指數(shù)達(dá)到32.1%,阻燃性能和力學(xué)性能優(yōu)良。
　　本文還初步探究了聚烯烴阻燃發(fā)泡體系的阻燃機(jī)理,發(fā)現(xiàn)紅磷燃燒后形成的磷酸、聚偏磷酸等酸性物質(zhì),加速了氫氧化鎂分解,提高成炭率,從而起到了阻燃的作用;有機(jī)硅則生成類似 SiC的隔離層起到隔熱作用;MCA阻燃劑分解產(chǎn)生稀釋氧氣濃度的惰性氣體;TG和 DTG數(shù)據(jù)表明,氫氧化鎂、紅磷、MCA和有機(jī)硅的加