膨胀型阻燃剂形态及分布调控对PBT复合材料性能影响研究

摘要

本论文通过双螺杆挤出和层压热复合技术，制备了具有浓度梯度的层状 PBT复合材料，研究了层与层之间阻燃剂浓度差以及层厚对PBT阻燃复合体系阻燃性能的影响。通过双螺杆挤出机和平板硫化机，制备了均匀分散形态和海岛形态的PBT阻燃复合材料，研究了均匀分散形态和海岛形态对 PBT基阻燃复合体系阻燃性能及力学性能的影响。采用UL-94垂直燃烧、极限氧指数（LOI）、热失重（TGA）及拉伸等方法，分别测试均匀分散、层状浓度梯度、海岛形态三种形态的PBT/IFR阻燃复合材料的阻燃性能、热稳定性能及力学性能。通过差示扫描量热法（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）以及偏光显微镜（PLM）表征了PBT/IFR复合材料结晶情况以及不同形态下的阻燃剂与PBT基体相容性，实验结果表明：
　　1、使用不同比例的IFR对PBT阻燃改性，通过均匀分散的方法，制备了均匀分散形态PBT/IFR复合材料。阻燃测试结果表明，随着阻燃剂质量分数的增加，阻燃性能逐渐提高，但其力学性能相应的下降。当PBT复合材料中含40％IFR时，LOI由21.5%增加到27.1%，UL94等级到达V0级。TGA、红外光谱实验结果表明：添加IFR有利于使纯PBT复合材料形成炭层，当阻燃剂含量为22.5%时，达到V0级，综合性能最佳。
　　2、通过多层热复合方法，制备了一系列浓度梯度的层状PBT/IFR复合材料。SEM结果表明，浓度梯度IFR分布在层状PBT/IFR复合材料中，层与层之间界面相容性好。阻燃及力学测试结果表明，与相同质量分数IFR的均匀分散PBT/IFR复合材料相比较，层状之间浓度差越小以及浓度梯度多级化有助于提高层状PBT/IFR复合材料阻燃性能，延缓复合体系的燃烧，而且还能抑制银纹在整个体系中的扩展，减缓其力学性能下降幅度。TGA测试结果表明，IFR浓度梯度分布对层状PBT/IFR复合材料的热稳定性有一定影响。
　　3、通过单层热复合方法，制备了一系列海岛形态的PBT/IFR复合材料。通过SEM、PLM表征，实验结果表明，IFR呈海岛形态，分布在PBT/IFR复合材料中，且海岛之间界面相容性较好。阻燃及力学测试结果表明，与同等质量分数IFR均匀分散PBT/IFR复合材料相比较，合理调控后的IFR海岛分布，有助于提高PBT/IFR复合材料阻燃性能及减缓力学性能下降幅度。TGA测试结果表明，调控及优化 IFR海岛分布，有助于调控PBT/IFR复合材料的热稳定性。

目录

声明

1 绪论

1.1 PBT概述

1.2 阻燃剂分类

1.3燃烧机理

1.4 PBT阻燃研究进展

1.5 阻燃等级划分

1.6 常见阻燃剂分布形式

1.7 添加物形态对聚合物性能影响

1.8 课题研究意义、内容及技术路线

1.9 本论文创新点

2 实验部分

2.1 实验原材料和主要仪器设备

2.2 IFR不同形态分布的PBT/IFR阻燃复合材料的制备

2.3 实验表征及测试

3 均匀分散PBT/IFR阻燃复合材料相关性能研究

3.1 引言

3.2 实验与结果

3.3 本章小结

4 层状受限结构对PBT/IFR复合阻燃材料阻燃及力学性能研究

4.1 前言

4.2 实验结果与分析

4.3 本章小结

5 海岛状结构对PBT/IFR复合阻燃材料阻燃性能影响

5.1 前言

5.2 结果与分析

5.3本章小结

6 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文、专利以及涉及的研究项目

致谢