阻燃改性聚丙烯及其发泡材料的性能研究

发布时间：2017-04-26 16:20

  本文关键词：阻燃改性聚丙烯及其发泡材料的性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：聚丙烯(PP)是通用的高分子材料之一,具有良好的加工性能,但由于PP本身属于易燃材料,其发泡材料则更易被引燃,使应用领域被大大限制,因此PP的阻燃改性具有重要意义。膨胀型阻燃剂(IFR)是一种新型环保阻燃剂,其阻燃效率高,且具有燃烧时烟量小,环境友好等特点。本文选用聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇所组成的IFR体系,并选取纳米碳酸钙作为协效剂来提高PP/IFR体系的阻燃效果。实验结果显示,IFR能有效改善PP的阻燃性能,当PP/IFR质量比为80/20时,能使极限氧指数从纯PP的17.3%提升至PP/IFR体系的29.5%;且Nano-CaCO3与IFR存在协效作用,能显著提升PP/IFR体系的阻燃性能,使极限氧指数进一步提升至30.2%,同时增加了炭层强度。通过SEM观测发现,IFR在PP中分散性较差,加入Nano-CaCO3能够提高阻燃剂的分散性。DSC结果显示,IFR会使PP在结晶过程中产生晶区缺陷,而加入Nano-CaCO3则能够提高结晶度。使用超临界CO2间歇发泡过程制备一系列PP/IFR及PP/IFR/Nano-CaCO3复合发泡材料。结果表明,IFR的添加会使阻燃改性PP及其发泡材料的力学性能相比纯PP有所下降,但添加了Nano-CaCO3后能使它们的力学性能有所改善,并且Nano-CaCO3添加量存在最优值。另外通过扫描电镜发现,PP/IFR发泡材料的泡孔结构存在破损和塌陷,加入Nano-CaCO3可以提高IFR与PP的相容性,使阻燃PP复合发泡材料的泡孔结构更规整,泡孔孔径减小,孔密度增大。TG结果表明Nano-CaCO3能提高阻燃PP复合发泡材料的热稳定性,形成更致密的炭层,提升了质量残留率。综合结果显示,以PP(80wt%)和IFR(20wt%)总量为1作基准计,Nano-CaCO3的较优添加量为2wt%,此时PP/IFR/Nano-CaCO3复合发泡材料的极限氧指数达到了29.1%,且力学性能、热稳定性均较优。
【关键词】：聚丙烯 膨胀型阻燃剂 纳米碳酸钙 发泡材料 协同效应
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ328;TB33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-12
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究内容11-12
• 第2章 文献综述12-28
• 2.1 聚合物燃烧过程及阻燃机理12-14
• 2.1.1 聚合物燃烧过程12-13
• 2.1.2 聚合物阻燃机理13-14
• 2.1.3 聚合物阻燃技术14
• 2.2 应用于PP的阻燃剂分类及特点14-19
• 2.2.1 无机氢氧化物类阻燃剂14-16
• 2.2.2 卤系阻燃剂16-17
• 2.2.3 磷系阻燃剂17-18
• 2.2.4 硅系阻燃剂18-19
• 2.3 膨胀型阻燃剂概述19-23
• 2.3.1 膨胀型阻燃剂概况19-20
• 2.3.2 膨胀型阻燃剂的阻燃原理20-21
• 2.3.3 膨胀型阻燃剂的研究进展21-23
• 2.4 发泡材料的制备方法23-27
• 2.4.1 间歇发泡23-25
• 2.4.2 连续挤出发泡25-26
• 2.4.3 注塑成型发泡26-27
• 2.5 小结27-28
• 第3章 实验部分28-35
• 3.1 实验原料和仪器28
• 3.1.1 实验原料28
• 3.1.2 实验仪器28
• 3.2 PP复合阻燃材料的制备28-30
• 3.3 阻燃发泡材料的制备30
• 3.4 测试与表征30-34
• 3.4.1 燃烧性能测试30-31
• 3.4.2 结晶过程观测31-32
• 3.4.3 熔融及结晶行为分析32
• 3.4.4 热稳定性测试32
• 3.4.5 实体断面及泡孔结构观测32
• 3.4.6 发泡材料倍率测试32-33
• 3.4.7 泡孔大小分布及孔密度测定33-34
• 3.4.8 力学性能测试34
• 3.5 小结34-35
• 第4章 IFR改性阻燃PP及其发泡材料的性能研究35-54
• 4.1 PP/IFR复合阻燃材料的性能研究35-43
• 4.1.1 IFR在PP中的分散情况35-36
• 4.1.2 PP/IFR阻燃材料的燃烧性能36-38
• 4.1.3 PP/IFR阻燃材料的结晶行为38-42
• 4.1.4 PP/IFR阻燃材料的力学性能42-43
• 4.2 PP/IFR阻燃发泡材料的性能研究43-52
• 4.2.1 PP/IFR阻燃发泡材料的泡孔结构43-48
• 4.2.2 PP/IFR阻燃发泡材料的燃烧性能48
• 4.2.3 PP/IFR阻燃发泡材料的力学性能48-50
• 4.2.4 PP/IFR阻燃发泡材料的热稳定性50-52
• 4.3 小结52-54
• 第5章 纳米碳酸钙/IFR协效阻燃改性PP及其发泡材料的性能研究54-69
• 5.1 PP/IFR/Nano-CaCO_3复合阻燃材料的性能研究54-60
• 5.1.1 Nano-CaCO_3对阻燃剂分散情况的影响54-55
• 5.1.2 Nano-CaCO_3对PP/IFR体系燃烧性能的影响55-57
• 5.1.3 Nano-CaCO_3对PP/IFR体系结晶行为的影响57-59
• 5.1.4 Nano-CaCO_3对PP/IFR体系力学性能的影响59-60
• 5.2 PP/IFR/Nano-CaCO_3阻燃发泡材料的性能研究60-67
• 5.2.1 Nano-CaCO_3对PP/IFR发泡材料泡孔结构的影响60-64
• 5.2.2 Nano-CaCO_3对PP/IFR发泡材料燃烧性能的影响64
• 5.2.3 Nano-CaCO_3对PP/IFR发泡材料力学性能的影响64-65
• 5.2.4 Nano-CaCO_3对PP/IFR发泡材料热稳定性的影响65-67
• 5.3 小结67-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间已发表论文78

【参考文献】

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本文编号：328811