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无卤阻燃聚烯烃电缆料的制备与性能研究

作　者: 徐亚新
导　师: 虞鑫海
学　校: 东华大学
专　业: 应用化学
关键词: 阻燃氢氧化镁乙烯-醋酸乙烯酯共聚物高密度聚乙烯
分类号: TM247
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着工业的发展,电线电缆需求量日益增加,而用于电线电缆的绝缘护套料大多属于有机聚合物,这类电线电缆在高压、热源、一定温度、氧气浓度等条件下易引发燃烧。所以聚烯烃电缆料的阻燃显得十分必要,含卤阻燃剂阻燃效率高,但是火灾发生时,含卤阻燃材料会释放大量有毒气体,对人类、环境造成“二次危害”。因此,随着人们对环保的要求,开发新型、无卤阻燃聚烯烃电缆料是电缆材料研究领域的热点。阻燃聚烯烃电缆料常用的无卤阻燃剂主要是无机阻燃剂、磷系化合物、氮系阻燃剂,因为这类阻燃剂在燃烧时不挥发、不产生有毒气体,所以深受国内外相关领域的青睐。聚烯烃电缆料的基体树脂主要是以聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为主。本课题主要研究氢氧化镁阻燃EVA电缆料,包括氢氧化镁的改性、氢氧化镁与其他阻燃剂的复配、无卤含磷阻燃剂制备、相容剂对体系力学性能、阻燃性能、加工性能等的影响。本文的主要研究包括：(1)氢氧化镁的改性及阻燃EVA电缆料的制备与性能研究通过KH550硅烷偶联剂改性氢氧化镁阻燃剂,利用傅利叶变换红外光谱仪(FTIR)、粒径分布仪对KH550改性的氢氧化镁阻燃剂进行表征。研究了多种因素对EVA电缆料的力学性能和阻燃性能的影响,包括氢氧化镁的粒度、氢氧化镁的改性、氢氧化镁的含量；讨论了相容剂A4085、MC328、ME对体系的力学性能和阻燃性能的影响。试验结果发现随着氢氧化镁用量的增加,EVA电缆料的阻燃性能得到提高,力学性能下降；经过KH550改性的氢氧化镁可以显著改善复合材料的力学性能、阻燃性能；氢氧化镁的尺寸越小,体系的综合性能越好；相容剂的加入有利于力学性能的改善。(2)经KH550改性后的氢氧化镁与SiO2、MCA复配,阻燃EVA电缆料的制备与性能研究本文采用KH550改性的氢氧化镁作为主阻燃剂,并与气相二氧化硅(SiO2)、三聚氰胺氰脲酸盐(MCA)配合使用,在体系中添加一定量的相容剂MC328,阻燃EVA电缆料,实验结果表明在阻燃剂总量不变的情况下,两种阻燃剂的复配使用不仅可以提高体系的阻燃性能,且力学性能也得到改善。(3)无卤含磷阻燃剂的制备,将其与KH550改性的氢氧化镁阻燃剂复配,阻燃EVA电缆料的制备与性能研究通过9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)与4,4’-双马来酰亚胺基二苯甲烷(BMI)合成一种无卤含磷阻燃剂(简称DB),利用FTIR对其特征吸收峰进行表征。硅烷偶联剂KH550改性氢氧化镁(MH)为主阻燃剂(KH550-MH),DB为协效阻燃剂,制备KH55O-MH/DB/EVA、KH550-MH/DB/EVA/HDPE电缆料体系,研究和对比了DB、EVA、HDPE的含量对复合材料的力学性能、加工性能、垂直燃烧性、吸水率的影响,其结果发现,无卤含磷阻燃剂作为一种协效阻燃剂对体系的阻燃性能、力学性能都有较大提高；当EVA占体系的36%、HDPE占体系的9%,体系的阻燃级别为V-0级,断裂伸长率达到108%,拉伸强度达到11.7MPa。通过比较各个体系的综合性能,结果表明：气相Si02协效KH550-MH2阻燃EVA,体系的综合性能最优,当KH550-MH2阻燃剂质量分数为55%, SiO2的量为8%时,体系的阻燃级别达V-O级别,断裂伸长率达到168%。

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