铂化合物协同下可陶瓷化硅橡胶的防火性能研究及其机理分析
发布时间：2021-03-13 05:13
伴随着高分子材料的广泛使用,其易燃的特性使公共场合的消防安全问题变得越来越严峻,因此研究高分子材料的防火性能是很有必要的。可陶瓷化硅橡胶是现在应用比较广泛的高性能防火材料,被广泛应用于电梯、消防设备等公共设施的电线电缆。衡量可陶瓷化硅橡胶的防火性能主要从成瓷性、阻燃性、尺寸稳定性、自支撑性考虑,本文采用添加卡斯特有机铂催化剂/苯并三氮唑（Pt/BTA）阻燃剂、玻璃粉/聚磷酸铵（GD/APP）助熔剂复配和对助熔剂APP进行包覆改性的方法提高可陶瓷化硅橡胶的防火性能,并对机理进行了分析。首先以高温硫化混炼硅橡胶为基体,采用开炼机和密炼机将成瓷填料、助熔剂以及其他助剂分散到基体中,研究Pt/BTA的含量对可陶瓷化硅橡胶的阻燃性、成瓷性、自支撑性、尺寸稳定性的影响。研究结果表明,加入Pt/BTA后,复合材料的降解速率降低,质量残余量增大,降解温度提高,热稳定性被有效改善。当Pt/BTA添加量为2.78×10-3份时,复合材料的UL-94垂直燃烧等级由不能评级提升到V-0等级,燃烧时的热释放量（THR）和烟释放量（TSP）明显降低,阻燃性显著提升。分析其原因,加入Pt/BT...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
成瓷机理示意图：(a)室温、(b)800~900°C、(c)900°C以上[7]
华南理工大学硕士学位论文10图1-3EVA/MP/OMMT/APP/ZB的成瓷过程[57]Figure1-3TheceramizationprocessofEVA/MP/OMMT/APP/ZB1.4论文研究的目的、意义和主要内容1.4.1研究目的和意义提高可陶瓷化硅橡胶防火性可从成瓷性能、阻燃性能、自支撑性和尺寸稳定性几个方面考虑。目前国内外关于可陶瓷化硅橡胶的研究大多围绕着成瓷填料和助熔剂，却忽视了可陶瓷化硅橡胶的其他性能。虽然可陶瓷化改性能够提高阻燃性，但是还不能满足现在的实际需求，铂化合物阻燃剂用量少，阻燃效果明显，可能还会改善硅橡胶的成瓷性能。目前研究铂化合物对可陶瓷化硅橡胶成瓷性、阻燃性影响的研究相对较少，本论文将以铂化合物协同下的可陶瓷化硅橡胶为研究对象，研究提高其阻燃性能、成瓷性能、自支撑性和尺寸稳定性的方法。目前研究较多的助熔剂都具有一些弊端，比如玻璃粉助熔剂虽然会使陶瓷具有较大的强度，但是会影响聚合物的绝缘性，烧蚀后的陶瓷具有较大的体积收缩率。含硼助熔剂会影响硅橡胶的硫化反应，在硅橡胶硫化过程中抑制自由基的生成[59]，APP助熔剂会使烧蚀后的陶瓷具有比较大的质量损失，且配方设计较为复杂，因此对助熔剂进行继续的探索和研究是很有必要的。本文通过向可陶瓷化硅橡胶中引入铂催化剂作为阻燃剂，研究该阻燃剂对可陶瓷化硅橡胶阻燃性以及其他性能的影响并进行了机理分析。通过对不同助熔剂进行复配、对助熔剂进行包覆改性两种方法提升可陶瓷化硅橡胶的陶瓷强度、自支撑性能和尺寸稳定性，探索可陶瓷化硅橡胶防火性能提升的机理，制备综合性能良好、能够抵抗火灾的可陶瓷化硅橡胶。
华南理工大学硕士学位论文14其中，m1为APP的重量(g)，m2为AlCl3的重量(g)，M2为AlCl3的相对分子质量，M3为ATH的相对分子质量，计算的ma是填料中APP和ATH的质量比。图2-1ATH@APP改性填料制备流程：(a)AlCl3溶液；(b)氨水溶液；(c)APP粉末；(d)(a)与(b)生成的ATH粉末；(e)APP和ATH分散在溶液中；(f)ATH包覆在APP表面Figure2-1PreparationprocessofATH@APP:(a)AlCl3solution;(b)Ammoniasolution;(c)APPpowder;(d)ATHgeneratedfrom(a)and(b);(e)APPandATHdispersedinsolution;(f)ATHcoatedonAPPsurface2.3.2硅橡胶复合材料制备本论文采用机械共混法制备三组复合材料，首先使用开炼机将硅橡胶混炼胶与填料、其他助剂和硫化剂混炼均匀，在开炼机上薄通30圈后放入预热好的模具中，将模具放入温度175°C、压力15MPa的平板硫化机中硫化5分钟，自然冷却后得到所需样品。将样品在的鼓风烘箱中进行二段硫化，硫化温度200°C，硫化时间2小时。当填料与基体相容性差或者添加填料的比重大时，先使用捏合机将硅橡胶混炼胶与填料混炼均匀，再在开炼机上继续混炼并加入硫化剂、其他助剂薄通30圈后在平板硫化剂或者鼓风烘箱中进行一段、二段硫化，得到所需样品。具体流程如下：(1)(Pt/BTA)-0、(Pt/BTA)-1、(Pt/BTA)-2、(Pt/BTA)-3复合材料制备在100份硅橡胶中加入GD24份、ATH42.5份、ZrSiO442.5份，先在开炼机中混炼均匀，再将卡斯特催化剂与BTA以1：40的比例混合，分别按照表2-3所示，加入不同含量的Pt/BTA，用开炼机混炼均匀后，在平板硫化机和鼓风烘箱中分别进行一段、二段硫化，制得(Pt/BTA)-0、(Pt/BTA)-1、(Pt/BTA)-2、(Pt/BTA)-3样品。
本文编号：3079631
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
成瓷机理示意图：(a)室温、(b)800~900°C、(c)900°C以上[7]
华南理工大学硕士学位论文10图1-3EVA/MP/OMMT/APP/ZB的成瓷过程[57]Figure1-3TheceramizationprocessofEVA/MP/OMMT/APP/ZB1.4论文研究的目的、意义和主要内容1.4.1研究目的和意义提高可陶瓷化硅橡胶防火性可从成瓷性能、阻燃性能、自支撑性和尺寸稳定性几个方面考虑。目前国内外关于可陶瓷化硅橡胶的研究大多围绕着成瓷填料和助熔剂，却忽视了可陶瓷化硅橡胶的其他性能。虽然可陶瓷化改性能够提高阻燃性，但是还不能满足现在的实际需求，铂化合物阻燃剂用量少，阻燃效果明显，可能还会改善硅橡胶的成瓷性能。目前研究铂化合物对可陶瓷化硅橡胶成瓷性、阻燃性影响的研究相对较少，本论文将以铂化合物协同下的可陶瓷化硅橡胶为研究对象，研究提高其阻燃性能、成瓷性能、自支撑性和尺寸稳定性的方法。目前研究较多的助熔剂都具有一些弊端，比如玻璃粉助熔剂虽然会使陶瓷具有较大的强度，但是会影响聚合物的绝缘性，烧蚀后的陶瓷具有较大的体积收缩率。含硼助熔剂会影响硅橡胶的硫化反应，在硅橡胶硫化过程中抑制自由基的生成[59]，APP助熔剂会使烧蚀后的陶瓷具有比较大的质量损失，且配方设计较为复杂，因此对助熔剂进行继续的探索和研究是很有必要的。本文通过向可陶瓷化硅橡胶中引入铂催化剂作为阻燃剂，研究该阻燃剂对可陶瓷化硅橡胶阻燃性以及其他性能的影响并进行了机理分析。通过对不同助熔剂进行复配、对助熔剂进行包覆改性两种方法提升可陶瓷化硅橡胶的陶瓷强度、自支撑性能和尺寸稳定性，探索可陶瓷化硅橡胶防火性能提升的机理，制备综合性能良好、能够抵抗火灾的可陶瓷化硅橡胶。
华南理工大学硕士学位论文14其中，m1为APP的重量(g)，m2为AlCl3的重量(g)，M2为AlCl3的相对分子质量，M3为ATH的相对分子质量，计算的ma是填料中APP和ATH的质量比。图2-1ATH@APP改性填料制备流程：(a)AlCl3溶液；(b)氨水溶液；(c)APP粉末；(d)(a)与(b)生成的ATH粉末；(e)APP和ATH分散在溶液中；(f)ATH包覆在APP表面Figure2-1PreparationprocessofATH@APP:(a)AlCl3solution;(b)Ammoniasolution;(c)APPpowder;(d)ATHgeneratedfrom(a)and(b);(e)APPandATHdispersedinsolution;(f)ATHcoatedonAPPsurface2.3.2硅橡胶复合材料制备本论文采用机械共混法制备三组复合材料，首先使用开炼机将硅橡胶混炼胶与填料、其他助剂和硫化剂混炼均匀，在开炼机上薄通30圈后放入预热好的模具中，将模具放入温度175°C、压力15MPa的平板硫化机中硫化5分钟，自然冷却后得到所需样品。将样品在的鼓风烘箱中进行二段硫化，硫化温度200°C，硫化时间2小时。当填料与基体相容性差或者添加填料的比重大时，先使用捏合机将硅橡胶混炼胶与填料混炼均匀，再在开炼机上继续混炼并加入硫化剂、其他助剂薄通30圈后在平板硫化剂或者鼓风烘箱中进行一段、二段硫化，得到所需样品。具体流程如下：(1)(Pt/BTA)-0、(Pt/BTA)-1、(Pt/BTA)-2、(Pt/BTA)-3复合材料制备在100份硅橡胶中加入GD24份、ATH42.5份、ZrSiO442.5份，先在开炼机中混炼均匀，再将卡斯特催化剂与BTA以1：40的比例混合，分别按照表2-3所示，加入不同含量的Pt/BTA，用开炼机混炼均匀后，在平板硫化机和鼓风烘箱中分别进行一段、二段硫化，制得(Pt/BTA)-0、(Pt/BTA)-1、(Pt/BTA)-2、(Pt/BTA)-3样品。
本文编号：3079631
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