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无卤阻燃苯乙烯聚合物复合材料的制备和阻燃性能研究

作 者: 李晴媛
导 师: 刘继纯
学 校: 河南科技大学
专 业: 高分子化学与物理
关键词: 聚苯乙烯 阻燃性能 原位聚合 聚合物复合材料
分类号: TB332
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 140次
引 用: 3次
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内容摘要


苯乙烯聚合物因具有良好的尺寸稳定性、电绝缘性能和加工性能而得到广泛应用。但是,这类聚合物耐热温度不高、易燃烧、燃烧过程中淌滴严重且释放大量黑烟,因此对其进行阻燃、抑烟处理是十分必要的。本文将物理填充方法与化学改性方法相结合,制备了多种改性的无卤阻燃含苯乙烯聚合物复合材料,着重研究了复合材料的阻燃性能和阻燃机理,论文主要内容如下:1.采用熔融复合法制备了PS/MCA,PS/PPO,PS/MCA/PPO以及PS/MH复合材料,分别采用氧指数(OI)仪和锥形量热仪(Cone)等对复合材料的阻燃性能进行评价。研究结果表明:随着阻燃剂用量增加,上述复合材料的OI逐渐升高,热释放速率(HRR)、质量损失速率(MLR)均逐渐降低,表现出良好的阻燃性和抑烟性。阻燃剂用量相同时,PS/MCA/PPO复合材料的阻燃性能明显比PS/MCA和PS/PPO复合材料更好,表明MCA与PPO有较好的协同作用。对MH进行不同热处理后,制备了一系列PS/t-MH复合材料,研究表明MH的阻燃机理是气相阻燃与凝聚相阻燃共同作用的结果,为MH的阻燃机理提供了明确的实验证据。2.采用原位聚合法制备了交联St/MH/DVB复合材料。研究表明,以二乙烯基苯(DVB)为交联剂制备的交联PS/MH复合材料的OI随着MH含量的增加而增大。在MH用量相同时,St/n-MH/DVB复合材料的水平燃烧速度和OI比St/m-MH/DVB复合材料低,表现出更加优越的阻燃性能。3.采用熔融插层方法可以使SMA分子链在熔融状态下进入OMMT片层之间,形成插层型纳米复合材料。研究表明,SMA/OMMT纳米复合材料比纯SMA具有更加优越的热稳定性能和阻燃性能。对SMA和SAM/OMMT复合材料进行表面碱化处理后,可以使两种材料的热稳定性能与成炭性能显著提高;在相同条件下,经过KOH处理的复合材料的耐热性能和阻燃性能比NaOH处理的复合材料的耐热性能和阻燃性能更好。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-11
第1章 绪论  11-26
  1.1 引言  11
  1.2 聚合物的燃烧及阻燃  11-13
    1.2.1 聚合物的燃烧过程  11-12
    1.2.2 聚合物的阻燃及其机理  12-13
  1.3 聚苯乙烯的阻燃  13-20
    1.3.1 化学改性阻燃聚苯乙烯  14-15
    1.3.2 含有卤素的阻燃体系  15
    1.3.3 磷系无卤阻燃体系  15-16
    1.3.4 氮系无卤阻燃体系  16-17
    1.3.5 硅系无卤阻燃体系  17-18
    1.3.6 金属氢氧化物无卤阻燃体系  18-19
    1.3.7 聚合物共混物无卤阻燃体系  19
    1.3.8 纳米复合阻燃体系  19-20
  1.4 聚合物燃烧性能的评价方法  20-23
    1.4.1 极限氧指数测定法  21
    1.4.2 UL94 可燃性测定法  21-22
    1.4.3 锥形量热仪测定法  22-23
    1.4.4 燃烧残余量与残貌分析  23
  1.5 本课题的研究目的和内容  23-25
    1.5.1 研究目的  23-24
    1.5.2 研究内容  24-25
  1.6 本课题的创新点  25-26
第2章 PS/MCA/PPO 复合材料的阻燃性能研究  26-47
  2.1 引言  26-27
  2.2 实验部分  27-30
    2.2.1 实验原料及仪器  27
    2.2.2 PS 复合材料的制备  27-29
    2.2.3 结构表征与性能测试  29-30
  2.3 结果与讨论  30-46
    2.3.1 PS/MCA 复合材料的X 射线衍射分析  30-31
    2.3.2 PS/PPO 复合材料的热失重行为研究  31-32
    2.3.3 PS 复合材料的水平燃烧性能  32-34
    2.3.4 PS 复合材料的OI  34-36
    2.3.5 PS 复合材料的Cone 分析  36-38
    2.3.6 PS 复合材料的耐高温性能  38-44
    2.3.7 PS/PPO 复合材料的熔体流动速率  44
    2.3.8 PS/PPO、PS/MCA/PPO 复合材料的HAAKE 流变性能  44-46
  2.4 小结  46-47
第3章 交联聚苯乙烯/氢氧化镁复合材料的阻燃性能研究  47-64
  3.1 引言  47-48
  3.2 实验部分  48-52
    3.2.1 实验原料及仪器  48-49
    3.2.2 样品的制备  49-51
    3.2.3 结构表征与性能测试  51-52
  3.3 结果与讨论  52-63
    3.3.1 MH 表面改性与St/MH/DVB 复合材料的红外光谱测试  52-53
    3.3.2 St/MH/DVB 复合材料的微观结构  53-55
    3.3.3 St/MH/DVB 复合材料的热失重行为  55-56
    3.3.4 St/MH/DVB 复合材料的水平燃烧性能  56-57
    3.3.5 St/MH/DVB 复合材料的OI 测试  57-59
    3.3.6 St/MH/DVB 复合材料的Cone 测试分析  59-62
    3.3.7 St/MH/DVB 复合材料的热稳定性能  62
    3.3.8 St/MH/DVB 复合材料的高温处理残余率  62-63
  3.4 小结  63-64
第4章 PS/nMH 复合材料的阻燃性能研究  64-78
  4.1 引言  64-65
  4.2 实验部分  65-68
    4.2.1 实验原料及仪器  65
    4.2.2 PS/nMH 复合材料的制备  65-67
    4.2.3 结构表征与性能测试  67-68
  4.3 结果与讨论  68-77
    4.3.1 PS/nMH 复合材料的微观结构分析  68-69
    4.3.2 PS/nMH 复合材料的水平燃烧性能  69-71
    4.3.3 PS/nMH 复合材料的OI 测试  71-72
    4.3.4 PS/nMH 复合材料的Cone 测试分析  72-74
    4.3.5 PS/nMH 复合材料的耐高温性能  74-76
    4.3.6 PS/nMH 复合材料的高温处理残余率  76-77
    4.3.7 PS/nMH 复合材料的流变性能测试  77
  4.4 小结  77-78
第5章 PS/MH 复合材料的阻燃机理研究  78-92
  5.1 引言  78-79
  5.2 实验部分  79-82
    5.2.1 实验原料及仪器  79
    5.2.2 PS/t-MH 复合材料的制备  79-81
    5.2.3 结构表征与性能测试  81-82
  5.3 结果与讨论  82-91
    5.3.1 MH 在450 oC 时的热分解曲线  82
    5.3.2 PS/t-MH 复合材料的X 射线衍射分析  82-83
    5.3.3 PS/t-MH 复合材料的水平燃烧性能  83-87
    5.3.4 PS/t-MH 复合材料的OI 性能测试  87-89
    5.3.5 PS/t-MH 复合材料的Cone 性能分析  89-91
  5.4 小结  91-92
第6章 SMA 及 SMA/OMMT 复合材料的阻燃性能研究  92-108
  6.1 引言  92-93
  6.2 实验部分  93-95
    6.2.1 实验原料及仪器表  93
    6.2.2 SMA 及SMA/OMMT 复合材料的制备和表面处理  93-94
    6.2.3 结构表征与性能测试  94-95
  6.3 结果与讨论  95-107
    6.3.1 SMA/OMMT 复合材料的X 射线衍射分析  95-96
    6.3.2 SMA 材料表面碱处理的红外光谱  96-97
    6.3.3 SMA 和SMA/OMMT 复合材料的热失重行为  97-98
    6.3.4 SMA 与SMA/OMMT 复合材料的水平燃烧性能  98-101
    6.3.5 碱处理对SMA 与SMA/OMMT 复合材料耐高温性能的影响  101-104
    6.3.6 碱处理对不同材料高温残余率的影响  104-107
  6.4 小结  107-108
第7章 结论  108-110
参考文献  110-114
致谢  114-115
攻读硕士学位期间的研究成果  115

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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 > 非金属复合材料
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