改性钙基膨润土协同卤锑阻燃剂阻燃高密度聚乙烯的研究

摘要

高密度聚乙烯(HDPE)是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，因其来源丰富、性能优良，在电缆、管道、汽车制造等领域获得广泛使用。但HDPE为易燃材料，其燃烧时发烟量大、熔融滴落严重，具有潜在的火灾风险。因此，为减少火灾的危险，拓宽HDPE的应用范围，对HDPE进行阻燃、抑烟、防熔融滴落研究具有十分重要的现实意义。
　　本文研究了碱性钙基膨润土(Ca-MMT)和有机化改性钙基膨润土(OMMT)分别与卤锑阻燃剂复配阻燃HDPE的效果，通过测试HDPE阻燃复合材料的氧指数、水平垂直燃烧等级、弯曲强度、拉伸强度、缺口抗冲击强度以及热稳定性能，考察了改性钙基膨润土与卤锑阻燃剂的协同阻燃能力。主要研究内容及结论如下:
　　单独使用卤锑复合阻燃剂阻燃HDPE，当十溴二苯乙烷(DBDPE)和Sb2O3用量分别为18份和6份时，复合材料的阻燃性能、力学性能和热稳定性最佳，但卤锑阻燃剂存在成本高、发烟量大和产生熔融滴落的缺点。在此基础上，考察碱性钙基膨润土用量和阴离子交换容量对HDPE复合材料性能的影响。结果表明:随着Ca-MMT用量增大复合阻燃材料氧指数增大，添加4份时，氧指数可以达32.51％，较单独添加卤锑阻燃剂高出4.41％，材料的力学性能和热稳定性相对较高，而且发烟量少，熔融滴落情况得到改善。随着Ca-MMT阴离子交换容量的增大，复合阻燃材料的阻燃性能下降，Ca-MMT阴离子交换容量为1.5时，材料的阻燃性能、力学性能和热稳定等综合性能最好，发烟量少且无熔融滴落现象。
　　研究了硅烷偶联剂改性钙基膨润土用量对HDPE复合材料的性能影响，硅烷偶联剂改性膨润土的加入，使卤锑复合阻燃HDPE材料的氧指数略有降低，但力学性能和热稳定性能大大提高，材料的发烟量得以抑制，且熔融滴落情况得以改善。添加4份硅烷偶联剂改性膨润土，复合材料氧指数达27.3％，材料综合性能最好。
　　采用硅烷偶联剂改性膨润土部分替代Sb2O3复合阻燃HDPE，能够大大减少了Sb2O3和DBDPE的用量，不仅节约了成本，还能保持较高的阻燃性能，氧指数为27.21％，仅比卤锑阻燃HDPE降低0.89％，而且抑烟，抑制滴落效果明显，材料力学性能有效提高，热失重率最低。硅烷偶联剂改性膨润土部分替代DBDPE/Sb2O3复合阻燃剂阻燃HDPE，重点是保持阻燃粉料添加总量不变，探究了硅烷偶联剂改性膨润土对复合材料力学性能的影响，实验证明硅烷偶联剂改性膨润土不仅可以提高材料的力学性能，还提高了材料的热稳定性。
　　最后对比研究了碱性钙基膨润土、硅烷偶联剂改性膨润土、十六烷基三甲基溴化铵改性膨润土及硬脂酸改性膨润土四种不同阻燃剂协同卤锑阻燃剂对复合材料性能的影响。结果显示碱性钙基膨润土的协同阻燃效果最好，氧指数远高于其他复配试样且失重率最低。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 阻燃剂的分类

1．2．1 锑系阻燃剂

1．2．2 卤系阻燃剂

1．2．3 铝镁氢氧化物阻燃剂

1．2．4 磷系阻燃剂

1．2．5 磷-氮系膨胀型阻燃剂

1．2．6 钼系阻燃剂

1．2．7 硼酸盐阻燃剂

1．3 卤锑阻燃剂的阻燃研究

1．4 膨润土的改性及协同阻燃应用

1．4．1 膨润土的改性

1．4．2 改性膨润土的协同阻燃应用

1．5 研究内容和意义

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

第二章 碱性钙基膨润土协同卤锑阻燃剂阻燃HDPE的研究

2．1 碱性钙基膨润土的制备

2．1．1 碱性钙基膨润土的制备

2．1．2 阴离子交换容量的测定

2．2 碱性钙基膨润土与卤锑阻燃剂复配阻燃HDPE实验

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验设备

2．2．3 样品的制备

2．2．4 实验性能表征和测试方法

2．2．5 配方设计

2．3 结果与讨论

2．3．1 DBDPE／Sb2O3含量对HDPE复合材料性能影响

2．3．2 碱性钙基膨润土用量对HDPE复合材料性能的影响

2．3．3 不同阴离子交换容量的碱性钙基膨润土对HDPE复合材料性能的影响

2．4 本章结论

第三章 有机改性钙基膨润土协同卤锑阻燃剂阻燃HDPE的研究

3．1 有机改性钙基膨润土的制备以及工艺条件探究

3．1．1 硬脂酸改性膨润土的制备

3．1．2 十六烷基三甲基溴化铵改性膨润土的制备

3．1．3 硅烷偶联剂改性膨润土的制备

3．1．4 硅烷偶联剂改性膨润土的工艺条件探究

3．2 有机改性钙基膨润土与卤锑阻燃剂复配阻燃HDPE实验

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验设备

3．2．3 配方设计

3．3 结果与讨论

3．3．1 硅烷偶联剂改性膨润土用量对HDPE复合材料性能的影响

3．3．2 硅烷偶联剂改性膨润土部分替代Sb2O3对HDPE复合阻燃材料性能的影响

3．3．3 硅烷偶联剂改性膨润土部分替代DBDPE／Sb2O3复合阻燃剂对HDPE复合阻燃材料性能的影响

3．3．4 不同改性膨润土对HDPE复合材料性能的影响

3．4 本章结论

第四章 结论与展望

4．1 本文结论

4．2 展望

参考文献

致谢