甲基苯基硅树脂阻燃ABS树脂的研究

摘要

ABS树脂具有优异的性能，是应用最广的工程塑料之一，然而其极限氧指数仅约为18％，在空气中容易燃烧。卤系阻燃剂是纯ABS树脂的主要阻燃体系，其用量少，阻燃效果好，且价格适中，所制得ABS阻燃产品具有较好的力学性能，但存在燃烧时产生大量黑烟和有毒的卤化氢气体，易产生致癌物质等缺点。随着欧盟WEEE指令和RoHS指令的颁布实施，使得卤系阻燃剂受到严重冲击，越来越多的研究者致力于开发和研制无毒或低毒、阻燃效率高和发烟量少的新型ABS树脂无卤阻燃体系。
　　硅系阻燃剂具有低燃速、低释热、防滴落的优异阻燃性、能赋予基材良好的加工性和优良的力学性能，特别是低烟、低CO生成量对环境友好而备受人们重视，其中发展最快的是有机硅树脂（即聚硅氧烷）。
　　本文在酸催化剂的作用下，以烷氧基硅烷为原料，采用水解缩合法成功地制备了甲基苯基硅树脂阻燃剂，探讨了反应时间、水量、滴加方式等因素和不同的反应方法对硅树脂热稳定性、分子量方面的影响，得出了适宜的反应条件即反应时间2h、反应温度80℃、水量5-10倍水、正滴加、催化剂为乙酸、封端时间45min。热稳定性最好的甲基苯基硅树脂1000℃气氛保护下的热失重仅为26.03%，重均分子量为16418，其良好的热稳定性和在燃烧过程中促使体系成炭是阻燃的关键。
　　将制备的硅树脂阻燃剂和与苯磺酰基苯磺酸钾(KSS)复配的硅树脂阻燃剂添加到ABS树脂中，研究了其对ABS树脂的阻燃效果和物理机械力学性能的影响。随着硅树脂阻燃剂用量的增加，ABS树脂的极限氧指数、热稳定性、热变形和维卡软化点温度有了一定的提高，ABS树脂的力学性能有所下降，下降最为明显是冲击强度，同时熔融指数也有所下降，但并不影响树脂的任何加工性能。将甲基苯基硅树脂与0.5% KSS复配的阻燃剂添加到ABS树脂中，与添加等量的硅树脂阻燃剂相比，ABS树脂的极限氧指数提高了约一个百分点，热稳定性有所增加，热变形和维卡软化点温度基本未变，熔融指数略有增加，力学性能略有下降。
　　当20%的硅树脂与0.5% KSS复配的阻燃剂通过熔融共混添加到ABS树脂中时，ABS树脂的热稳定性明显提高，极限氧指数达到了22.8%。与纯ABS树脂相比，极限氧指数提高了30.3%，热变形温度提高了2.5℃，维卡软化点温度提高了4.8℃，但冲击强度下降了53.4%，拉伸强度下降了32.1%，断裂伸长率下降了43.1%，弯曲强度下降了34.7%，挠度下降了40.6%。

目录

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第一章 绪论

1.1 ABS树脂的简介

1.2 ABS树脂的燃烧机理

1.3 阻燃剂的作用机理

1.3.1 气相阻燃机理

1.3.2 凝聚相阻燃机理

1.4 ABS树脂的阻燃方法及其研究进展

1.4.1 使用反应型阻燃剂

1.4.2 使用阻燃型聚合物

1.4.3 使用添加型阻燃剂

1.5 课题的提出及研究内容

1.5.1 课题的提出

1.5.2 研究内容

第二章 阻燃剂甲基苯基硅树脂的制备

2.1硅树脂阻燃剂的合成机理及研究进展

2.1.1 硅树脂阻燃剂的合成机理

2.1.2 甲基苯基硅树脂阻燃剂的研究进展

2.2实验部分

2.2.1 实验主要原料

2.2.2 实验仪器与设备

2.2.3 硅树脂的制备

2.2.4 合成机理

2.2.5 分析测试项目

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 红外光谱分析

2.3.2 凝胶渗透色谱(GPC)分析

2.3.3 热失重分析

2.4 本章小结

第三章 甲基苯基硅树脂及其复配阻燃ABS树脂的研究

3.1 实验部分

3.1.1 实验原料

3.1.2 主要实验仪器设备

3.1.3 试样的制备

3.1.4 性能测试

3.2 结果与讨论

3.2.1 阻燃ABS树脂的配方及其极限氧指数

3.2.2 阻燃ABS树脂的热失重性能分析

3.2.3 阻燃ABS树脂力学性能

3.2.4 阻燃ABS树脂的物理性能

3.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A（攻读学位期间发表论文目录）