电子线用无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料

摘要

聚烯烃(PO)具有突出的电性能、加工性，成为电子线用电缆料的首选材料。而PO属热塑性材料，存在易燃和耐热性差等缺点，其应用受到限制，PO的无卤阻燃辐照交联成为当前该领域研究热点之一。目前，电子线用聚烯烃电缆料普遍存在阻燃效果低、力学性能差等缺陷。为此，研究高阻燃性能和力学性能良好的电子线用无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料具有重要意义。
　　本文将聚磷酸铵(APP-OS)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)及季戊四醇(PER)进行复配，并确定其最佳配比。首次用APP-OS对PER进行改性，研究其影响改性工艺的因素并确定最佳改性工艺及配比。
　　通过氧指数(OI)、热重分析(TG)、力学性能等测试，研究协效阻燃剂二乙基次膦酸铝(ADP)、硼酸锌(ZB)、硅酮粉（GM）与无机金属氢氧化物体系(PO/ATH)协同作用及协效阻燃剂ADP、有机蒙脱土(OMMT)、GM对膨胀体系(PO/IFR)的协同作用。结果表明，适量的ADP、ZB、GM分别与PO/ATH复合，其OI、热稳定性及炭层结构致密性均有提高， GM还有助于改善体系力学性能;复配的ADP/ZB/GM加入体系后，其阻燃性优于单一的协效剂，OI由26.8％提高到30.3％。适量的ADP、OMMT、GM分别与PO/IFR复合，其OI、炭层结构致密性及热稳定性均有提高，OMMT及GM还可有效的提高体系力学性能。复配的ADP/OMMT/GM对体系的阻燃性能优于单一协效阻燃剂，OI由26.4％提高到32.1％。
　　采用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)处理PO/ATH和PO/IFR体系，进一步研究VTMO用量对体系性能的影响。结果表明，适量的VTMO可较好的提高PO/ATH及PO/IFR的分散性。当用量为0.6 wt％时，PO/ATH的拉伸强度为12.8 MPa、断裂伸长率为177％、OI为31.1％;当用量为0.8 wt％时，PO/IFR的拉伸强度为11.4 MPa、断裂伸长率为145％、 OI为33.9％。
　　最后研究了辐照剂量对PO/ATH和PO/IFR性能的影响。结果表明，对于PO/ATH，当辐照剂量为120 kGy时综合性能最佳。而对PO/IFR，当辐照剂量为90 kGy时综合性能最佳。
　　通过对ATH阻燃体系和IFR阻燃体系优化组合，得到电子线用无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料配方。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 电子线的简介

1．2 无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料研究进展

1．2．1 通用无卤阻燃辐照交联聚烯烃电缆料研究进展

1．2．2 电子线用无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究进展

1．3 课题研究目的意义

1．4 课题主要研究内容

第2章 实验部分

2．1 主要原料

2．2 实验仪器及设备

2．3 改性季戊四醇(MPER)的制备

2．4 阻燃复合材料的制备

2．5 辐照交联

2．6 材料性能测试与表征

2．6．1 季戊四醇改性前后红外表征

2．6．2 力学性能测试

2．6．3 扫描电镜测试

2．6．4 氧指数测试

2．6．5 垂直燃烧性能测试

2．6．6 热失重分析

2．6．7 热延伸实验

2．6．8 体积电阻率测试

2．6．9 硬度测试

2．6．10 击穿场强测试

2．7 本章小结

第3章 结果与讨论

3．1 阻燃材料体系确定

3．1．1 树脂基体的选择

3．1．2 聚烯烃／ATH阻燃体系

3．1．3 聚烯烃／膨胀阻燃体系

3．2 季戊四醇改性

3．2．1 改性工艺的确定

3．2．2 APP-OS与PER配比的确定

3．3 季戊四醇改性前后聚烯烃／膨胀阻燃体系性能对比研究

3．3．1 阻燃性能对比

3．3．2 力学性能对比

3．3．3 辐照后阻燃性能对比

3．3．4 介电性能对比

3．3．5 热稳定性对比

3．4 协效阻燃剂对阻燃材料体系性能影响

3．4．1 二乙基次膦酸铝对阳燃材料体系性能影响

3．4．2 硼酸锌对聚烯烃／ATH体系性能影响

3．4．3 有机化蒙脱土对聚烯烃／膨胀阻燃体系性能的影响

3．4．4 硅酮粉对阻燃材料体系性能影响

3．4．5 复合协效阻燃剂对阳燃材料体系性能的影响

3．5 乙烯基三甲氧基硅烷对阻燃材料体系性能的影响

3．5．1 乙烯基三甲氧基硅烷对阻燃材料体系力学性能的影响

3．5．2 乙烯基三甲氧基硅烷对阻燃材料体系阻燃性能的影响

3．5．3 乙烯基三甲氧基硅烷对阻燃材料体系介电性能的影响

3．6 辐照对阻燃材料体系性能的影响

3．6．1 辐照助剂用量的确定

3．6．2 辐照剂量对阻燃材料体系阻燃性能的影响

3．6．3 辐照剂量对阻燃材料体系力学性能的影响

3．6．4 辐照剂量对阻燃材料体系热延伸的影响

3．6．5 辐照剂量对阻燃材料体系介电性能的影响

3．6．6 辐照剂量对阻燃材料体系热稳定性的影响

3．7 电子线用电缆料配方优化组合

3．8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢