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无卤阻燃EPDM/EVA复合材料的研究

作　者: 黄庆
导　师: 张胜
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: EPDM/EVA 阻燃改性 膨胀阻燃剂 协同作用
分类号: TB33
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 232次
引　用: 2次
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内容摘要


三元乙丙橡胶(EPDM)是一种综合性能优异的耐老化耐热橡胶品种,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是耐热、耐油、弹性优异、加工工艺性好的廉价弹性体,二者在很多领域都有大量应用,非常适合用作阻燃和耐烧蚀实验配方设计的橡胶材料。本论文通过研究EPDM/EVA无卤阻燃改性配方和技术以及阻燃剂对橡胶材料性能的影响,以期望为无卤阻燃橡胶制品的配方设计和制造提供帮助。实验采用共混的方法,将阻燃剂及橡胶助剂与EPDM/EVA橡胶在双辊开炼机上进行共混,使其充分混合,在平板硫化机上进行硫化,根据实验要求制成测试所需的样条,最后进行各种性能测试。主要从以下三个方面进行实验：一是膨胀阻燃剂对EPDM/EVA橡胶阻燃改性研究；二是膨胀阻燃剂的表面改性；三是膨胀阻燃剂与其他阻燃剂协同阻燃EPDM/EVA橡胶。实验中采用热失量分析仪、极限氧指数仪、垂直燃烧测试仪、万能拉伸实验机、邵氏硬度计和扫描电子显微镜等研究了阻燃EPDM/EVA橡胶的耐热性能、阻燃性能、力学性能和阻燃剂在基体中的分散性。结果表明,当膨胀阻燃剂总添加量为35%,APP/MEL/PER=3:0:1时,LOI可以达到25.7,垂直燃烧可以达到FV-1级,阻燃效果最好,但橡胶的物理机械性能有所损失。对比四种商品化的膨胀型阻燃剂对EPDM/EVA橡胶阻燃改性结果发现,AP6000A对橡胶的阻燃效果是最好的,添加60份时,LOI可达到29.1,垂直燃烧可达到FV-0级。通过添加1%的硅烷偶联剂KH-560预处理,橡胶的拉伸强度可由7.37MPa提高到8.96MPa,撕裂强度也由17.9MPa提高到35.1MPa。在此基础上添加少量其他阻燃剂进行协同实验,结果显示多种阻燃剂都与膨胀阻燃剂具有协同作用,且各种协同剂与膨胀阻燃剂之间都存在一个最佳的配比。其中红磷的协同作用最为明显,当添加膨胀阻燃剂30%,红磷5%时,LOI可以达到27.8%,垂直燃烧达到FV-0级别,且少量红磷的加入对橡胶力学性能影响较小。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章 绪论  14-30
  1.1 前言  14-15
  1.2 三元乙丙橡胶概述  15-16
  1.3 乙烯-醋酸乙烯酯概述  16-17
  1.4 橡胶燃烧及阻燃机理  17-19
    1.4.1 橡胶燃烧机理  17-18
    1.4.2 橡胶的阻燃机理  18-19
  1.5 无卤阻燃剂的研究进展  19-26
    1.5.1 磷系阻燃剂  19
    1.5.2 金属氢氧化物阻燃剂  19-20
    1.5.3 硅系阻燃剂  20
    1.5.4 硼系阻燃剂  20-21
    1.5.5 膨胀型阻燃剂  21-26
  1.6 三元乙丙橡胶的无卤阻燃发展现状  26-27
  1.7 阻燃橡胶的发展方向  27-28
  1.8 本论文的研究意义  28-30
第二章 实验部分  30-36
  2.1 实验原料和仪器设备  30-32
    2.1.1 实验原料  30-31
    2.1.2 实验仪器  31-32
  2.2 实验工艺  32-33
    2.2.1 微胶囊化膨胀阻燃剂的制备  32
    2.2.2 偶联剂改性阻燃剂的制备  32
    2.2.3 纳米蒙脱土的插层处理  32
    2.2.4 橡胶样品制备  32-33
  2.3 无卤阻燃复合材料的性能表征方法  33-36
    2.3.1 水平垂直燃烧  33-34
    2.3.2 极限氧指数  34
    2.3.3 热性能测试  34
    2.3.4 拉伸性能测试  34-35
    2.3.5 撕裂性能测试  35
    2.3.6 邵A硬度测试  35
    2.3.7 扫描电镜测试  35
    2.3.8 全反射红外光谱测试  35-36
第三章 硫化体系与基体材料的选择  36-44
  3.1 引言  36
  3.2 选择硫化体系  36-39
  3.3 EPDM/EVA的最佳配比  39-41
  3.4 本章小结  41-44
第四章 膨胀型阻燃剂阻燃EPDM/EVA性能的研究  44-58
  4.1 引言  44
  4.2 膨胀型阻燃剂组成的选择  44-47
    4.2.1 考察不同聚合度APP  44-46
    4.2.2 膨胀阻燃剂三源的选择  46-47
  4.3 考察APP、MEL和PER的最佳配比  47-50
  4.4 膨胀型阻燃剂的表面预处理  50-54
    4.4.1 偶联剂改性膨胀阻燃剂  50-53
    4.4.2 微胶囊化处理膨胀阻燃剂  53-54
  4.5 三种商品化膨胀阻燃剂阻燃EPDM/EVA的研究  54-56
  4.6 本章小结  56-58
第五章 膨胀阻燃剂与其他阻燃剂协同阻燃EPDM/EvA的研究  58-80
  5.1 引言  58
  5.2 膨胀阻燃剂与红磷协同阻燃EPDM/EVA的研究  58-65
    5.2.1 包覆红磷阻燃EPDM/EVA的研究  58-60
    5.2.2 红磷与三聚氰胺复配阻燃EPDM/EVA的研究  60-61
    5.2.3 膨胀阻燃剂与红磷之间的协效性研究  61-63
    5.2.4 膨胀阻燃剂与红磷之间最佳的N-P协效比  63-65
  5.3 膨胀阻燃剂与可膨胀石墨协同阻燃EPDM/EVA的研究  65-68
  5.4 膨胀阻燃剂与硼酸锌协同阻燃EPDM/EVA的研究  68-71
  5.5 膨胀阻燃剂与蒙脱土协同阻燃EPDM/EVA的研究  71-77
    5.5.1 纳米蒙脱土对EPDM/EVA性能的影响  71-73
    5.5.2 膨胀阻燃剂与蒙脱土之间的协效性研究  73-77
  5.6 本章小结  77-80
第六章 结论部分  80-82
参考文献  82-86
附录  86-88
致谢  88-90
研究成果及发表的学术论文  90-92
作者和导师简介  92-93
北京化工大学 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  93-94

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料
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