膨胀阻燃丁苯橡胶及三元乙丙橡胶/聚丙烯材料的制备和性能研究

摘要

膨胀型阻燃剂是近年来颇受大家关注的一类新型无卤的阻燃剂，这类阻燃剂阻燃效果好，在高分子材料阻燃研究领域的应用越来越广泛。它具有阻燃性能高、无熔滴行为，低烟、无毒和没有腐蚀气体生成的特点。本文通过对大量的国内外文献进行调研，并且结合本实验室的相关工作，分析研究了丁苯橡胶(SBR)和三元乙丙橡胶/聚丙烯(EPDM/PP)的阻燃技术以及稀土类化合物的作用等。本文以SBR和EPDM/PP为基体，用膨胀阻燃体系中的典型阻燃剂聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)组合，制备了膨胀阻燃材料，并对其热稳定性和阻燃性能进行测试，重点考察了稀土盐及铁基蒙脱土对膨胀阻燃剂的协同增效作用，对其热稳定性以及协效机理进行分析。
　　 稀土元素的研究日益热门，其应用也日益广泛，尤其是在研制现代的一些新型功能性材料领域的应用，稀土元素已成为不可缺少的原料。本文研究了磷酸铈对SBR和EPDM/PP复合材料的协效阻燃性能、机械性能、以及碳层微观结构等的影响。研究结果表明，磷酸铈盐对改善膨胀性阻燃SBR和EPDM/PP材料的垂直燃烧等级、减少热释放和增强物理机械性能等发挥一定的积极作用，是一种比较好的阻燃协效剂。
　　 本论文的主要研究工作有以下几方面：
　　 1.为了能够有效缓和膨胀阻燃材料耐水性能差的缺点，本文用聚氨脂树脂包裹的APP(PUMAPP)和PER复配组成膨胀性体系用来阻燃SBR，制备了膨胀型阻燃SBR。其阻燃性能主要用氧指数法(LOI)和垂直燃烧(UL-94)表征。通过热重分析(TGA)结果发现，添加阻燃剂后，SBR在高温区的热稳定性得到提高，并且最后的碳残余量也有所增加。使用实时红外(FTIR)探测，结果显示，在高温条件下，材料会形成一种含大量磷元素的稳固炭层。文中对添加不同阻燃剂后材料燃烧性能、力学性能及水溶性等方面进行了对比。研究发现，在添加量相同的情况下，用PUMAPP的阻燃性能要优于APP，其主要原因可能与包裹后的APP的界面和在材料中分散性有关。
　　 2.以SBR为基体，在APP和PER组成的阻燃体系加入四价的磷酸铈(CeP(IV))，考察了SBR在不同的CeP(IV)添加量下LOI以及UL-94等级的变化。同时，使用TGA考察了空气条件下CeP(IV)对膨胀型阻燃SBR的热失重的影响，并用FTIR对膨胀型阻燃SBR复合物进行实时监测和分析，对碳层的形貌进行了扫描电镜(SEM)分析。
　　 3.在对EPDM/PP体系进行阻燃时，考察磷酸铈(CeP)以及铁基蒙脱土(Fe-MMT)对膨胀体系的协效作用。利用LOI、UL-94和TGA研究了EPDM/PP材料的阻燃性能和热稳定性，通过SEM观察了协效剂对材料燃烧后炭层的影响。本文研究加入协效剂对材料在阻燃性能、成炭机理和热稳定性等方面的影响。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略语对照表

声明

第一章文献综述

第二章微胶囊膨胀阻燃丁苯橡胶的制备及性能研究

第三章CeP(IV)对膨胀阻燃丁苯橡胶的协效研究

第四章稀土磷酸盐对膨胀阻燃EPDM/PP 的协效研究

第五章铁基蒙脱土对EPDM/PP 的膨胀协效阻燃研究

全文总结及下一步工作展望

攻读硕士学位期间发表的论文

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