无卤阻燃EPDM/EVA复合材料的研究

摘要

三元乙丙橡胶(EPDM)是一种综合性能优异的耐老化耐热橡胶品种，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是耐热、耐油、弹性优异、加工工艺性好的廉价弹性体，二者在很多领域都有大量应用，非常适合用作阻燃和耐烧蚀实验配方设计的橡胶材料。本文通过研究EPDM/EVA无卤阻燃改性配方和技术以及阻燃剂对橡胶材料性能的影响，以期望为无卤阻燃橡胶制品的配方设计和制造提供帮助。
　　 实验采用共混的方法，将阻燃剂及橡胶助剂与EPDM/EVA橡胶在双辊开炼机上进行共混，使其充分混合，在平板硫化机上进行硫化，根据实验要求制成测试所需的样条，最后进行各种性能测试。主要从以下三个方面进行实验：一是膨胀阻燃剂对EPDM/EVA橡胶阻燃改性研究；二是膨胀阻燃剂的表面改性；三是膨胀阻燃剂与其他阻燃剂协同阻燃EPDM/EVA橡胶。
　　 实验中采用热失量分析仪、极限氧指数仪、垂直燃烧测试仪、万能拉伸实验机、邵氏硬度计和扫描电子显微镜等研究了阻燃EPDM/EVA橡胶的耐热性能、阻燃性能、力学性能和阻燃剂在基体中的分散性。结果表明，当膨胀阻燃剂总添加量为35％，APP/MEL/PER=3∶0∶1时，LOI可以达到25.7，垂直燃烧可以达到FV-1级，阻燃效果最好，但橡胶的物理机械性能有所损失。对比四种商品化的膨胀型阻燃剂对EPDM/EVA橡胶阻燃改性结果发现，AP6000A对橡胶的阻燃效果是最好的，添加60份时，LOI可达到29.1，垂直燃烧可达到FV-0级。通过添加1％的硅烷偶联剂KH-560预处理，橡胶的拉伸强度可由7.37MPa提高到8.96MPa，撕裂强度也由17.9MPa提高到35.1MPa。在此基础上添加少量其他阻燃剂进行协同实验，结果显示多种阻燃剂都与膨胀阻燃剂具有协同作用，且各种协同剂与膨胀阻燃剂之间都存在一个最佳的配比。其中红磷的协同作用最为明显，当添加膨胀阻燃剂30％，红磷5％时，LOI可以达到27.8％，垂直燃烧达到FV-0级别，且少量红磷的加入对橡胶力学性能影响较小。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2三元乙丙橡胶概述

1.3乙烯-醋酸乙烯酯概述

1.4橡胶燃烧及阻燃机理

1.4.1橡胶燃烧机理

1.4.2橡胶的阻燃机理

1.5无卤阻燃剂的研究进展

1.5.1磷系阻燃剂

1.5.2金属氢氧化物阻燃剂

1.5.3硅系阻燃剂

1.5.4硼系阻燃剂

1.5.5膨胀型阻燃剂

1.6三元乙丙橡胶的无卤阻燃发展现状

1.7阻燃橡胶的发展方向

1.8本论文的研究意义

第二章实验部分

2.1实验原料和仪器设备

2.1.1实验原料

2.1.2实验仪器

2.2实验工艺

2.2.1微胶囊化膨胀阻燃剂的制备

2.2.2偶联剂改性阻燃剂的制备

2.2.3纳米蒙脱土的插层处理

2.2.4橡胶样品制备

2.3无卤阻燃复合材料的性能表征方法

2.3.1水平垂直燃烧

2.3.2极限氧指数

2.3.3热性能测试

2.3.4拉伸性能测试

2.3.5撕裂性能测试

2.3.6邵A硬度测试

2.3.7扫描电镜测试

2.3.8全反射红外光谱测试

第三章硫化体系与基体材料的选择

3.1引言

3.2选择硫化体系

3.3 EPDM／EVA的最佳配比

3.4本章小结

第四章膨胀型阻燃剂阻燃EPDM／EVA性能的研究

4.1引言

4.2膨胀型阻燃剂组成的选择

4.2.1考察不同聚合度APP

4.2.2膨胀阻燃剂三源的选择

4.3考察APP、MEL和PER的最佳配比

4.4膨胀型阻燃剂的表面预处理

4.4.1偶联剂改性膨胀阻燃剂

4.4.2微胶囊化处理膨胀阻燃剂

4.5三种商品化膨胀阻燃剂阻燃EPDM／EVA的研究

4.6本章小结

第五章膨胀阻燃剂与其他阻燃剂协同阻燃EPDM／EVA的研究

5.1引言

5.2膨胀阻燃剂与红磷协同阻燃EPDM／EVA的研究

5.2.1包覆红磷阻燃EPDM／EVA的研究

5.2.2红磷与三聚氰胺复配阻燃EPDM／EVA的研究

5.2.3膨胀阻燃剂与红磷之间的协效性研究

5.2.4膨胀阻燃剂与红磷之间最佳的N-P协效比

5.3膨胀阻燃剂与可膨胀石墨协同阻燃EPDM／EVA的研究

5.4膨胀阻燃剂与硼酸锌协同阻燃EPDM／EVA的研究

5.5膨胀阻燃剂与蒙脱土协同阻燃EPDM／EVA的研究

5.5.1纳米蒙脱土对EPDM／EVA性能的影响

5.5.2膨胀阻燃剂与蒙脱土之间的协效性研究

5.6本章小结

第六章结论部分

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

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