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聚氨酯/磷酸酯在阻燃聚丙烯中的应用

作　者: 刘新玉
导　师: 马志领
学　校: 河北大学
专　业: 无机化学
关键词: 聚丙烯聚氨酯膨胀型阻燃剂增容羧基化聚丙烯水镁石酸式磷酸酯偶联
分类号: TQ325.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

当前阻燃材料中，卤系阻燃剂由于不符合环境保护的要求，正逐渐被取代。磷系阻燃剂中，膨胀型阻燃剂(IFR)阻燃效果最好。无机阻燃剂无毒、低烟，但添加量较大。在阻燃聚丙烯的制备中，无论IFR还是无机阻燃剂，都存在和聚丙烯的相容性问题。本文选用膨胀型阻燃剂和水镁石(MH)作为阻燃剂，研究了热塑型聚氨酯(TPU)及酸式磷酸酯应用于阻燃PP复合材料中的增容及偶联作用。主要做了以下工作： 1．TPU为高分子材料，它本身具有软硬分段的特殊结构，具有较好的韧性等，并且燃烧时可以起到IFR中炭化剂的作用。它的软段具有长碳链结构，可以和PP具有一定的相容性，它的极性基团，可与IFR发生化学反应，或存在分子间作用。因此可采用TPU作为PP／IFR体系的增容剂。研究表明，PP／IFR／TPU=70／30／3(质量比)时，拉伸性能比PP／IFR提高了9.8％，阻燃性能也有所提高，自熄时间由PP／IFR的45s缩短到25s。PP／IFR／TPU=70／30／4时，抗冲击性能比PP／IFR提高了49.8％。SEM说明采用TPU增容使PP与IFR的界面作用增强，相容性明显改善。流变性能测试表明，随着TPU含量的增加，共混物的粘度先下降而后又有所增大，这说明TPU改变了IFR与PP间的作用力。实验证明TPU是膨胀性阻燃聚丙烯的一种有效增容剂。 2．由于TPU是极性聚合物，使用较大量时，出现和PP相容性的问题，使二者的长处不能在共混物中充分发挥。我们单独探讨了EPP在PP／TPU体系中的增容作用。SEM结果表明，EPP的加入，使TPU在PP基材中的分布变得均匀，而且断裂界面变粗糙，相容性大大提高。POM说明EPP的加入，激活了TPU表面的异核结晶作用，使PP在TPU表面的结晶变得小而均匀。流变行为和DSC证明了EPP与TPU之间可能有反应发生，增强了TPU与PP基材的界面粘结作用。实验证明EPP改善了TPU和PP之间的界面结合力，确实起到了增容的作用，是TPU和PP的增容剂。 3．MH为无机阻燃剂，使用量达到50％以上，才能达到所需的阻燃效果。大量添加剂破坏了材料的力学性能。酸式磷酸酯分子中含有可与极性阻燃剂反应的P-OH基团，又含有与PP相容性较好的烷基，在阻燃剂与PP中间可起到较好的偶联作用，同时由于含有磷元素，本身也具有阻燃作用。当酸式磷酸辛酯的用量为3％时，材料的拉伸强度比未采用偶联剂时提高了17.8％，同时冲击强度比纯PP的冲击强度更高；POM直观的说明了，

全文目录

第1章绪论  11-17
  1.1 聚合物阻燃研究的重要意义  11-12
  1.2 阻燃技术发展概况  12-16
    1.2.1 高聚物的燃烧及一般的阻燃机理  12-13
    1.2.2 阻燃技术的发展现状  13-16
  1.3 研究内容  16-17
第2章热塑性聚氨酯对膨胀型阻燃聚丙烯的增容作用  17-24
  2.1 实验部分  18-19
    2.1.1 主要原料与仪器设备  18
    2.1.2 样品的制备  18
    2.1.3 测试和表征  18-19
  2.2 结果与讨论  19-23
    2.2.1 共混物的力学性能及阻燃性能  19-20
    2.2.2 共混物的微观形态SEM  20-22
    2.2.3 共混物的流变行为  22-23
  2.3 结论  23-24
第3章羧基化聚丙烯对聚氨酯/聚丙烯共混物的增容作用  24-33
  3.1 实验部分  24-26
    3.1.1 主要原料及设备  24-25
    3.1.2 共混物的制备  25
    3.1.3 分析与测试  25-26
  3.2 结果与讨论  26-32
    3.2.1 共混物的形态  26-29
    3.2.2 共混物的流变行为  29-30
    3.2.3 TPU/PP/EPP共混物的熔融和异核结晶行为  30-32
  3.3 结论  32-33
第4章酸式磷酸酯对聚丙烯/水镁石复合材料的偶联作用  33-41
  4.1 试验部分  34-36
    4.1.1 主要原料和试验设备  34-35
    4.1.2 酸式磷酸酯和阻燃PP样品的制备  35
    4.1.3 偏光(POM)分析和X射线衍射(XRD)分析  35-36
  4.2 结果与讨论  36-40
    4.2.1 POA对材料力学性能和阻燃性能的影响  36-37
    4.2.2 复合材料的形态结构  37-39
    4.2.3 X射线衍射分析  39-40
  4.3 结论  40-41
结论与展望  41-42
参考文献  42-45
主要研究成果  45-46
致谢  46

聚氨酯/磷酸酯在阻燃聚丙烯中的应用

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