纳米阻燃剂的改性及其EPDM复合材料研究

发布时间：2020-03-22 19:50

【摘要】：本论文主要关于纳米级阻燃剂的改性及其对三元乙丙橡胶(EPDM)结构与性能的影响。主要内容分为以下三个部分:1.以微米级氢氧化镁(micro-MH)和纳米级氢氧化镁(nano-MH)为阻燃剂,分别制备三元乙丙橡胶/氢氧化镁(EPDM/MH)复合材料。力学性能测试结果表明,相比micro-MH,nano-MH对复合材料的力学性能损失较小。利用油酸包覆纳米氢氧化镁(MH-OA),并制备EPDM复合材料。极限氧指数(LOI)、力学性能测试结果显示,油酸改性氢氧化镁对复合材料的极限氧指数影响不大,但在较低添加量时就能大幅度提高与EPDM的相容性,材料力学性能显著提高。2.分别合成丁香油酚和APTES改性的环磷腈衍生物(EuHCTP、mHCTP),通过傅里叶红外光谱、核磁共振光谱等测试方法对合成的环磷腈衍生物进行了成分分析与结构表征,采用氧指数测定仪、热重分析仪和万能材料试验机研究其对EPDM/MH复合材料阻燃和力学性能的影响,并通过凝胶含量测试研究EuHCTP对辐照效率的影响。研究结果表明,EuHCTP能够提高复合材料的热稳定性、阻燃性能和韧性。当添加6%的EuHCTP时,复合材料的极限氧指数(LOI)为29.5,达到难燃级别,其断裂伸长率提高至713%,而其拉伸强度降低。辐照交联后,材料的拉伸强度确实有所提升,但随着EuHCTP添加量的增加,材料的交联度出现下降,导致力学性能出现削弱,EuHCTP降低了辐照交联效率。mHCTP作为硅烷偶联剂使用时,改善MH的分散性,阻燃性能也有所提升;作为协效剂使用时,mHCTP与MH并没有协效阻燃作用,材料的力学强度也有所降低,但韧性得到提高。3.制备聚多巴胺包覆多壁碳纳米管(PDA-MWCNTs),通过透射电镜、扫描电镜、微型量热(MCC)和力学性能测试等方法研究其对复合材料阻燃性能的影响。实验结果表明,多巴胺成功的包覆在多壁碳纳米管表面,PDA-MWCNTs的加入提高复合材料的阻燃性能和并且在聚合物中得到良好的分散,添加PDA-MWCNTs后的复合材料燃烧时几乎没有产生黑烟。随着添加量的增加,抑烟效果更加明显。相比纯MWCNTs,PDA-MWCNTs在低添加量时,进一步的降低了复合材料的释热量,当PDA-MWCNTs的添加量为0.5%时复合材料的峰值热释放速率286.6 W/g,相对于纯EPDM下降了 70%,PDA和MWCNTs间起到一定的协效阻燃效果。
【图文】：

红外谱图,红外谱图,油酸,红外表征

图２．邋１邋ＭＨ－ＯＡ和ＭＨ的红外谱图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋ＦＴＩＲ邋ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋ｏｆ邋ＭＨ－ＯＡ邋ａｎｄ邋ＭＨ逡逑通过对改性前后的样品进行红外表征，从图２．１红外谱图可以发现改性后的逡逑ＭＨ表面被成功的引入了油酸基团ＱＳＺＳｃｍ－１邋２８５４０１＾为Ｃ－Ｈ对称和不对称伸缩逡逑振动、１７３３邋ｃｍ－１为Ｃ＝０伸缩振动），从而证明了氢氧化镁被油酸成功包覆。逡逑１３逡逑

氢氧化镁,油酸,材料力学性能,对复合

逦１５１邋士邋３逦１２６土邋１６逡逑从图２．２和表２．４具体数据可以看出，随着氢氧化镁量的增加，复合材料的力逡逑学性能不断的下降，，这是极性的氢氧化镁和非极性的聚合物之间相容性差导致的，逡逑氢氧化镁由于易产生团聚，所以在高添加量是更容易团聚，从而破坏橡胶基体的逡逑结构，由此带来力学性能的损耗。从粒径变化可以看出，纳米级的氢氧化镁比微逡逑米级的氢氧化镁对ＥＰＤＭ力学性能的损耗更少，这主要是因为微米级的粒径大，逡逑在橡胶中团聚形成的缺陷比纳米级的要大，所以更容易在拉伸过程中出现断裂，逡逑所以纳米级的氢氧化镁比微米级的氢氧化镁对ＥＰＤＭ的力学性能影响更小。逡逑２．３．３邋ＭＨ－ＯＡ对ＥＰＤＭ阻燃性能的影响逡逑由于油酸改性氢氧化镁后，氢氧化镁结构发生了变化，其对阻燃性能有何影逡逑响，我们对氢氧化镁改性前后的复合材料进行极限氧指数测试，结果（表２．５）发逡逑现
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB332;TQ314.248

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