无卤阻燃聚乙烯泡沫塑料的制备与性能研究

摘要

泡沫塑料是一种气体分散于固体聚合物中所形成的以聚合物为基体的气固共存材料。泡沫塑料除有一般塑料的优点外，还具有质量轻、隔热性能和隔音性能好、比强度高、具有吸收冲击载荷能力、价格低廉、节省材料等许多优点。但是，聚乙烯本身极限氧指数很低，极易燃烧；并且，发泡处理后，随着密度的降低，极限氧指数更低。而预防火灾，是现代社会安全的一个主题内容。因此，对聚乙烯泡沫塑料做阻燃处理是当务之急，并且随着国外禁卤运动的不断推进，无卤阻燃的研究变得十分必要。 本论文采用化学交联一步模压法研究了无卤聚乙烯泡沫塑料的制备。通过配方筛选确定了最优化的配方，成功制备了添加无机阻燃剂、偶联剂PE-g-MAH、磷系阻燃增塑剂BDP、交联剂DCP和发泡剂ADC等的无卤阻燃聚乙烯泡沫塑料。研究了各种添加剂对无卤阻燃聚乙烯泡沫塑料制备过程和性能的影响。发现增塑剂的加入能够明显降低复合材料发泡前的熔点，改善熔融流动性；偶联剂PE-g-MAH能够改善有机相与无机相的的相容性；找到了交联剂和发泡剂的合适添加量。 研究了无卤阻燃聚乙烯泡沫塑料的表观密度、气泡结构、力学性能等物理性质。结果发现添加无机阻燃剂后泡沫塑料的表观密度没有明显的升高，气泡形状没有明显变化，只是气泡壁稍薄一点。阻燃剂的加入使力学性能稍有降低。 采用极限氧指数仪和锥型量热仪研究了无卤阻燃聚乙烯泡沫塑料的燃烧性能，阻燃聚乙烯泡沫塑料的氧指数由17.4％提高到了30％；热释放速率、总烟释放亮和质量损失速率等都没现下降。阻燃剂的添加明显提高了泡沫塑料的阻燃性能。扫描电镜可以在较低倍数时看到膨胀石墨在燃烧后的蠕虫状结构，在高分辨时看到明显的气泡存在。红外谱图对燃烧残留物的分析发现了C=C双键和磷酸根离子的存在，表明燃烧残留物中可能有聚乙烯的片断结构存在，磷酸根离子的存在可以使有机材料发生急剧的无规则降解，减少可燃性气体的生成，促进碳化脱水，提高成碳量。采用热失重分析研究了无卤阻燃聚乙烯泡沫塑料的热稳定性和热降解动力学，降解的快速阶段，阻燃体系使复合材料降解变得困难，提高了材料的热稳定性。热裂解气质联用仪研究发现除了环烃增加，裂解产物没有明显变化，表明阻燃作用主要在固相完成。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1聚乙烯泡沫塑料的发展和应用概况

1.1.1聚乙烯泡沫塑料的发展

1.1.2聚乙烯泡沫塑料的应用领域

1.2对聚乙烯泡沫塑料阻燃的必要性

1.2.1本身极限氧指数低极易燃烧

1.2.2发泡聚乙烯更易燃烧

1.3聚乙烯的发泡研究

1.3.1对用于发泡的聚合物基体的改性研究

1.3.2发泡剂的研究开发和发泡方式的发展

1.3.3交联方法

1.3.4成型方法

1.4聚乙烯的阻燃研究

1.4.1燃烧及阻燃机理

1.4.2聚乙烯的阻燃研究现状

1.5阻燃发泡聚乙烯的研究概况

1.5.1国内的研究现状

1.5.2国外研究生产现状

第二章无卤阻燃聚乙烯泡沫塑料的制备

2.1试验部分

2.1.1主要试剂和仪器

2.1.2无卤阻燃聚乙烯泡沫塑料的制备方法

2.1.3无卤阻燃聚乙烯泡沫塑料的配方筛选

2.2结果与结论

2.2.1阻燃剂配方的确定

2.2.2BDP对阻燃效果的影响

2.2.3可膨胀石墨粒径对阻燃效果的影响

2.3小结

第三章阻燃可发母粒的性能研究

3.1阻燃可发母粒的制备

3.2阻燃可发母粒的性能研究

3.2.1阻燃可发母粒的交联度

3.2.2阻燃可发母粒的相容性

3.2.3阻燃可发母粒的流变特性

3.3小结

第四章聚乙烯泡沫塑料的物理性能研究

4.1无卤阻燃聚乙烯泡沫塑料的制备

4.2聚乙烯泡沫塑料的气泡结构

4.3聚乙烯泡沫塑料的表观密度

4.4聚乙烯泡沫塑料的拉伸性能

4.5小结

第五章无卤阻燃聚乙烯泡沫塑料的燃烧性能及阻燃机理研究

5.1样品的制备

5.2燃烧性能

5.2.1极限氧指数仪对阻燃性能的表征

5.2.2锥形量热仪对阻燃性能的表征

5.3阻燃机理

5.3.1试验方法

5.3.2燃烧残留物的表征

5.3.3热稳定性

5.3.4热降解过程的动力学研究

5.3.5气相色谱/质谱联用对裂解性能的研究

5.4小结

结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢