聚碳酸酯-倍半硅氧烷復(fù)合材料熱解及阻燃性能的研究.pdf

1、隨著阻燃技術(shù)向環(huán)?；⒌投净?、高效化的方向發(fā)展，環(huán)境友好型阻燃技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為阻燃材料研究的主要方向之一。倍半硅氧烷是一類理想的環(huán)境友好型有機(jī)硅阻燃劑，引入聚合物后的熱解及燃燒過程主要釋放的二氧化硅(SiO2)及其他含硅產(chǎn)物幾乎對環(huán)境沒有污染，且含硅阻燃聚合物燃燒時(shí)少煙低毒、火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷Ｒ虼?，倍半硅氧烷在聚合物的阻燃?yīng)用研究方面受到了工業(yè)界和廣大研究者的濃厚興趣。 本文在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，對聚碳酸酯(PC)的阻燃技術(shù)以及

2、PC常用阻燃劑的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。同時(shí)，本文采用熔融共混法制備了缺角苯基倍半硅氧烷TPOSS、磷酸酯BDP以及二者復(fù)配阻燃PC復(fù)合材料，考察了復(fù)合材料的熱解過程和燃燒行為；探討了硅、磷及硅、磷復(fù)配體系對PC的阻燃機(jī)理；同時(shí)，對復(fù)合材料的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行了初步的探討。 本論文歸納起來主要分為以下三個(gè)部分： 一、通過熔融共混法制備了PC/缺角苯基倍半硅氧烷(TPOSS)復(fù)合材料，利用透射電鏡(TEM)、紅外光譜(FT-IR)

3、、熱重分析(TGA)、錐形量熱實(shí)驗(yàn)(Cone Calorimetry)、掃描電子顯微鏡(SEM)和X光電子能譜(XPS)考察了TPOSS對PC熱解及燃燒過程的影響；探討其可能的阻燃機(jī)理。TPOSS的加入降低PC基體早期的熱穩(wěn)定性，使得復(fù)合材料的點(diǎn)燃時(shí)間提前；但TPOSS的加入顯著降低了PC復(fù)合材料的熱釋放速率(添加2 wt％ TPOSS可以使材料的最大熱釋放速率降低45.7％)。同時(shí)，TPOSS還有效地阻滯了材料燃燒后形成的炭渣的進(jìn)一步

4、氧化，提高了PC基體燃燒的表面炭層的粘度以及熱氧化穩(wěn)定性。 二、采用四苯基(雙酚A)二磷酸酯(BDP)作為TPOSS的協(xié)效劑，制備了PC/BDP、PC/BDP/TPOSS復(fù)合材料?？疾炝薆DP以及TPOSS和BDP復(fù)配體系對PC熱解及燃燒過程的影響；重點(diǎn)探討B(tài)DP與TPOSS的協(xié)效阻燃機(jī)理。BDP的引入推遲了材料點(diǎn)燃時(shí)間的同時(shí)，降低了材料的最大熱釋放速率。BDP和TPOSS協(xié)同作用有效地提高了PC基體的熱穩(wěn)定性，同時(shí)顯著降低了復(fù)

5、合材料的燃燒性(2wt％TPOSS和3wt％ BDP的添加使得材料的最大熱釋放速率下降了46％)?？赡艿淖饔脵C(jī)理是TPOS與BDP在復(fù)合材料燃燒炭層中發(fā)生反應(yīng)形成含硅磷酸酯類物質(zhì)，穩(wěn)定了表面炭層中的磷含量，同時(shí)SiO2的存在進(jìn)一步提高了炭層的粘度和熱氧化穩(wěn)定性。 三、通過一種最新的測試手段-微型燃燒量熱技術(shù)(MCC)，結(jié)合錐形量熱實(shí)驗(yàn)的對照分析，通過考察兩種測試手段對復(fù)合材料放熱速率的結(jié)果研究了上述PC復(fù)合材料的熱危險(xiǎn)性。當(dāng)TP