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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
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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。
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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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