燃油用阻燃抑爆高分子復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會的迅速發(fā)展，燃油的使用越來越廣泛。其中柴油、汽油以及液化石油等的使用以及儲存的安全問題是目前急需解決的。在戰(zhàn)場作戰(zhàn)時，為了避免飛機、坦克、艦船等武器作戰(zhàn)裝備和運輸裝備的油箱被炮彈擊中后引發(fā)“燃料的二次爆炸”，造成人員的重大傷亡，因此必須要降低油料的安全隱患。而在武器裝備油箱及油罐車中填充阻隔防爆材料，可有效防止其在遭受到明火、爆炸沖擊波沖擊等突發(fā)事故時發(fā)生的燃燒、爆炸。燃油這種易燃易爆危險品的儲存和運輸安全問題一直是人們關(guān)注

2、的焦點，燃油在運輸過程中，由于晃動會產(chǎn)生靜電積累，在遇到明火或撞擊等外部因素后，很容易引發(fā)油罐車的爆炸等安全事故。本文設(shè)計了一種新型阻燃抑爆材料-球形非金屬阻燃抑爆材料，針對不同的燃油體系，選擇三種極性不同的聚合物基體——線性低密度聚乙烯(LLDPE)、尼龍6(PA6)和聚酮(POK)基材進行阻燃性能、熔融流動性和抗靜電性能等的改性實驗，討論了這幾個因素對阻燃抑爆材料防爆性能的影響，為新型阻燃抑爆材料的工業(yè)化生產(chǎn)提供了數(shù)據(jù)支撐。阻燃抑爆

3、材料是解決當前燃油儲存及運輸安全問題的關(guān)鍵，要想開發(fā)抑爆材料，首先要對其進行阻燃研究。本文的研究內(nèi)容主要有以下三個部分:
　　1、選用非極性的為基材，聚磷酸銨(APP)/季戊四醇(PER)為膨脹阻燃體系，阻燃協(xié)效劑采用高嶺土(Kaol)制備的4A分子篩，并負載Zn2+得到的4A-Zn2+。分子篩的結(jié)構(gòu)通過X射線衍射(XRD)和傅立葉變換紅外光譜(FTIR)表征，LLDPE/IFR/4A-Zn2+復(fù)合材料的阻燃性能通過極限氧指數(shù)(L

4、OI)、垂直燃燒試驗(UL-94)和錐形量熱儀(CCT)評價，熱穩(wěn)定性通過熱重分析(TGA)和梯度升溫FTIR評價。結(jié)果表明LLDPE/IFR/4A-Zn復(fù)合體系的LOI值提高到28.5％，并可以通過UL-94Ⅴ-0級，熱釋放速率(HRR)比純LLDPE明顯降低，PHRR下降的幅度高達53.3％; TGA結(jié)果顯示LLDPE復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性提高，最終殘?zhí)苛吭黾拥?.7％。通過掃描電鏡(SEM)測試對殘?zhí)康男蚊埠徒Y(jié)構(gòu)的分析表明，4A-Zn

5、有利于增強LLDPE復(fù)合材料的炭層質(zhì)量和強度。另一種協(xié)效阻燃劑硫代乙酰胺（TAA）插層高嶺土(K-T)在LLDPE/IFR體系中同樣表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃效果，LOI達到27.5％，垂直燃燒通過UL94Ⅴ-0等級。
　　2、選擇有一定極性的聚酰胺6(PA6)為基體樹脂，三聚氰胺氰脲酸鹽(MCA)/導(dǎo)電石墨(CG)為阻燃劑，制備的酸化高嶺土(A-K)為協(xié)效阻燃劑。結(jié)果表明，在PA6/MCA/CG復(fù)合體系中加入1wt％A-K后， LOI提高

6、到26.4％，垂直燃燒達到UL94的Ⅴ-0級，熔融滴落現(xiàn)象也得到了抑制，600℃時的殘?zhí)苛吭黾拥?.8％;而且加入A-K后，PA6復(fù)合材料體系的熔融指數(shù)增大，熔融流動性有很明顯的改善，燃燒后的炭層結(jié)構(gòu)變得平滑且致密。
　　3、選擇耐溶劑性優(yōu)異，加工流動性好的POK為基體樹脂，有機磷AHP和OP930為阻燃劑，與聚酮樹脂混合擠出制備成阻燃POK復(fù)合材料體系。通過對POK復(fù)合體系的LOI、UL94、TG、熔融指數(shù)和拉伸、沖擊性能的測試