纳米碳材料复配氢氧化铝阻燃HDPE的研究

发布时间：2017-12-21 03:37

  本文关键词：纳米碳材料复配氢氧化铝阻燃HDPE的研究　出处：《浙江大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：聚烯烃是世界上用量最大的高分子材料。但是由于聚烯烃本身极易燃、发热量大,燃烧速度快及燃烧时伴随着滴落,从而限制了其在对阻燃级别要求较高领域中的应用。随着全球范围内安全环保意识的逐渐加强,传统的卤系阻燃剂受到越来越多的限制,无卤、低烟、低毒的环保型阻燃高分子材料已成为人们追求的目标。无机阻燃体系是发展最早的阻燃体系之一,但是较低的阻燃效率一直严重影响着其应用范围的扩展。本文基于氢氧化铝(ATH)对高密度聚乙烯(HDPE)的阻燃机理,讨论了富勒烯(C60)以及纳米炭黑(CB)对HDPE/ATH阻燃性能的影响。以HDPE为基体,C60和ATH为阻燃剂,通过熔融共混法制备HDPE/ATH/C60复合材料并对材料的阻燃性能和热稳定性进行研究。电镜显示C60在基体中分散性一般以微米级存在。垂直燃烧测试发现在HDPE/ATH比例为100/120的体系中加入3份C60就可以使体系达到UL94标准的V-0级别,同时极限氧指数(LOI)提高了2%左右。锥形量热实验(Cone)发现C60的加入可以延长HDPE/ATH材料的点燃时间和最大热释放时间,同时降低最大热释放速率。热重分析(TG)表明氮气和空气氛围下C60使HDPE/ATH材料的初始分解温度有所提高,DSC测试显示其可以有效提高基体的氧化诱导期。热重-红外联用测试(TG-FTIR)表明C60可以有效吸收基体初始分解阶段产生的烷基及烷氧自由基,形成网络结构,抑制基体分解,从而达到提高HDPE/ATH阻燃性能的作用。使用硅烷偶联剂KH-550处理ATH和C60粉末,通过熔融共混法制备HDPE/ATH/KH-550/C60复合材料并对材料的阻燃性能和热稳定性进行研究。电镜显示C60在基体中分散性提高。垂直燃烧测试发现在HDPE/ATH比例为100/120的体系中加入1份C60就可以使体系达到V-0级别,但极限氧指数变化不明显。锥形量热实验发现经过KH-550改性后的体系在点燃时间、最大热释放时间以及最大热释放速率方面效果都有了明显提高。DSC显示HDPE/ATH/KH-550/C60体系的氧化诱导期时间也有了极大的增加。以HDPE为基体,CB和ATH为阻燃剂,通过熔融共混法制备HDPE/ATH/CB复合材料并对材料的阻燃性能和热稳定性进行研究。垂直燃烧测试发现在HDPE/ATH比例为100/80的体系中加入10份CB就可以使体系达到UL94标准的V-0级别,同时极限氧指数(LOI)提高了3%左右。锥形量热实验(Cone)发现少量CB的加入可以降低HDPE/ATH材料的最大热释放速率、总热释放量、比消光面积以及CO和C02的释放量,但随着CB含量的提高,最大热释放速率、比消光面积以及CO和C02的释放量却逐渐增大。热重分析(TG)表明氮气和空气氛围下CB使HDPE/ATH材料的初始分解温度大幅提高,DSC测试显示其可以有效提高基体的氧化诱导期。CB也可以有效吸收基体初始分解阶段产生的烷基及烷氧自由基,形成网络结构,抑制基体分解,从而达到提高HDPE/ATH阻燃性能的作用。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ325.12

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本文编号：1314566