含氟磷酸盐型离子液体协效阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料的研究

发布时间：2018-05-03 06:36

  本文选题：热塑性聚氨酯弹性体 + 离子液体　； 参考：《青岛科技大学》2016年硕士论文

【摘要】：研究了1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体([EMIM]PF6)对热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料结构与性能的影响,重点考察了[EMIM]PF6与几种磷系阻燃剂协效对TPU复合材料燃烧性能、生烟性能及热稳定性的影响。采用聚磷酸铵(APP)、次磷酸铝(AHP)、二乙基次膦酸铝(ADP)为阻燃剂,以[EMIM]PF6为协效阻燃抑烟剂,通过熔融共混法制备了一系列TPU复合材料,并通过极限氧指数测试(LOI)、垂直燃烧测试(UL 94)、锥形量热仪测试(CCT)、烟密度测试(SDT)、热重分析法(TG)和热重红外联用方法(TG-IR)等测试手段对材料的阻燃性能、抑烟性能及热稳定性进行了分析和评估,主要内容结论如下:(1)[EMIM]PF6阻燃TPU的性能研究。CCT结果表明,2.0 wt%的[EMIM]PF6可使pHRR比TPU-0降低73%,THR降低11%,且随着[EMIM]PF6添加量的增加而降低,说明[EMIM]PF6可以有效降低TPU/[EMIM]PF6的热释放;SPR比TPU-0降低58%,SF比TPU-0降低64%,说明[EMIM]PF6可以有效降低TPU/[EMIM]PF6的烟释放。炭渣剩余质量比TPU-0增加7.4%,说明[EMIM]PF6可以有效提高TPU/[EMIM]PF6的成炭量。SDT结果表明,无焰条件下,含2.0 wt%[EMIM]PF6的样品光通量比TPU-0提高13%,表明[EMIM]PF6可以有效降低TPU/[EMIM]PF6复合材料的烟释放。LOI结果表明,含0.5 wt%[EMIM]PF6的样品LOI值为从24.75提高到27.75。TG结果表明,含2.0 wt%[EMIM]PF6的样品剩余炭渣质量比TPU-0提高23%。以上结果表明[EMIM]PF6能很好地抑制TPU/[EMIM]PF6复合材料的热释放及烟释放,并提高材料的热稳定性。(2)[EMIM]PF6与APP协效阻燃TPU的性能研究。CCT结果表明,0.25 wt%的[EMIM]PF6可使pHRR降低42%,THR降低34%,表明[EMIM]PF6能有效降低TPU/APP/[EMIM]PF6复合材料的热释放;SF比APP-1降低28%,表明[EMIM]PF6与APP协效能降低TPU/APP/[EMIM]PF6复合材料的烟释放。SDT结果表明,有焰条件下,含0.5 wt%[EMIM]PF6的样品光通量比APP-1提高79%,比光密度比APP-1提高45%;无焰条件下,0.25 wt%的[EMIM]PF6的可使TPU/APP复合材料的光通量提高3%,比光密度提高6.4%,表明[EMIM]PF6与APP协效能降低TPU/APP/[EMIM]PF6复合材料的烟密度。LOI结果表明,含0.5wt%[EMIM]PF6的样品LOI值最高,为32.75。UL 94结果表明,添加[EMIM]PF6的样品的UL 94等级为V-0级,且样品燃烧时间缩短,熔融滴落现象有所改善。(3)[EMIM]PF6与AHP协效阻燃TPU的性能研究。CCT结果表明,含0.0625wt%[EMIM]PF6的样品THR比AHP-1降低23%,pHRR比AHP-1降低7%,表明[EMIM]PF6与AHP协效降低了TPU/AHP/[EMIM]PF6复合材料的热释放;SF比AHP-1降低7%,TSR比AHP-1降低23%,表明[EMIM]PF6与AHP协效降低了TPU/AHP/[EMIM]PF6复合材料的烟释放;剩余炭渣质量比AHP-1增加26%,表明[EMIM]PF6与AHP协效提高了TPU/AHP/[EMIM]PF6复合材料的成炭性能。SDT结果表明,有焰条件下,含0.03125 wt%[EMIM]PF6的样品光通量比AHP-1提高10%;比光密度比AHP-1降低49%;无焰条件下,含0.125 wt%[EMIM]PF6的样品光通量比AHP-1提高2%,比光密度比AHP-1降低21%,表明[EMIM]PF6与AHP协效降低了TPU/AHP/[EMIM]PF6复合材料的烟密度。LOI结果表明,含0.03125 wt%[EMIM]PF6的样品LOI值最高,从24.75提高到36.25;UL 94结果表明,[EMIM]PF6与AHP的添加有效提高了TPU/AHP/[EMIM]PF6复合材料的UL 94等级,均达到V-0级别,表明[EMIM]PF6与AHP协效改善了TPU/AHP/[EMIM]PF6复合材料的阻燃性能和抑烟性能。(4)[EMIM]PF6与ADP协效阻燃TPU的性能研究。CCT结果表明,含0.3wt%[EMIM]PF6的样品THR比ADP-1降低了24%,pHRR比ADP-1降低39%,表明[EMIM]PF6与ADP协效降低了TPU/ADP/[EMIM]PF6复合材料的热释放;SF比ADP-1降低56%,SPR比ADP-1降低54%,表明[EMIM]PF6与ADP协效降低了TPU/ADP/[EMIM]PF6复合材料的烟释放;炭渣质量比ADP-1增加9%,表明[EMIM]PF6与ADP协效提高了TPU/ADP/[EMIM]PF6复合材料的热稳定性。LOI结果表明,含0.3 wt%[EMIM]PF6的样品LOI值最高,为36.25,且材料熔滴严重的现象有所改善。综上,[EMIM]PF6单独作为阻燃剂对TPU复合材料具有比较好的阻燃及抑烟效果,且其作为协效阻燃剂,与APP、AHP、ADP阻燃剂协效对TPU复合材料也具有较好的阻燃及抑烟效果。
[Abstract]:The effects of 1 - ethyl - 3 - methylimidazole hexafluorophosphate ionic liquid on the structure and properties of thermoplastic polyurethane elastomer ( TPU ) composites were studied . The results showed that the luminous flux of TPU / APP composites was increased by 3 % and the specific optical density was increased by 34 % . The results show that the synergistic effect of EMIM and AHP is lower than that of AHP - 1 . The results show that the synergistic effect of EMIM and AHP is lower than that of AHP - 1 . The results show that the synergistic effect of EMIM and AHP is lower than that of AHP - 1 . The results show that the synergistic effect of EMIM and AHP is higher than that of AHP - 1 . Compared with ADP - 1 , the thermal stability of TPU / ADP /

【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ334.1;TB332

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本文编号：1837437