聚丙烯-三元乙丙橡膠-膨脹阻燃劑-層狀雙氫氧化物納米復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著環(huán)保和火災(zāi)意識(shí)的不斷增強(qiáng)以及對(duì)材料性能要求的不斷提高，納米無(wú)機(jī)阻燃材料為發(fā)展環(huán)境友好的阻燃材料提供了一條嶄新的途徑。本論文主要研究了聚丙烯(PP)/三元乙丙橡膠(EPDM)/膨脹型阻燃劑/層狀雙氫氧化物(LDH)納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)特征以及阻燃性能與熱穩(wěn)定性能的研究，其次還研究了對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-ε-已內(nèi)酯共聚酯的結(jié)晶特性。主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)有以下四個(gè)方面：
　　 1. 采用溶液插層法制備和表征了聚丙烯（PP）/Mg

2、3Al LDH納米復(fù)合材料，研究了聚合物/LDH納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特征和熱性能，特別研究了LDH對(duì)材料結(jié)晶特性的影響。通過(guò)X射線(xiàn)衍射XRD和透射電鏡（TEM）研究表明，制備的納米復(fù)合材料是層離型的且LDH片層在聚合物基體中是納米分散的。差示量熱掃描法DSC和偏光顯微鏡PLM結(jié)果說(shuō)明，LDH片層在含量低于5％時(shí)會(huì)破壞PP材料本身的α相結(jié)晶使得結(jié)晶度下降，而當(dāng)LDH片層含量高于5％時(shí)會(huì)使得PP的成核機(jī)理發(fā)生改變，由均相成核變?yōu)楫愊喑珊?，而L

3、DH片層本身成為PPβ相結(jié)晶的成核劑促進(jìn)其β相結(jié)晶使得結(jié)晶度增大。熱重分析（TGA）的結(jié)果表明，LDH片層有利于促進(jìn)PP成炭，使得材料獲得更好的熱穩(wěn)定性。
　　 2. 采用熔融插層法制備和表征了PP/EPDM/NP/LDH 膨脹型阻燃納米復(fù)合材料，主要研究了該阻燃納米復(fù)合材料的插層結(jié)構(gòu)和LDH 與膨脹型阻燃劑NP的協(xié)同效應(yīng)及其對(duì)阻燃性能和熱性能的影響。通過(guò)極限氧指數(shù)數(shù)值LOI和垂直燃燒UL-94測(cè)試結(jié)果表明，只有在LDH和NP

4、合適配比時(shí)才能具有良好的協(xié)同，獲得最好的阻燃性能和熱穩(wěn)定性。TEM 結(jié)果證明了LDH 片層的加入有利于幫助NP在PP/EPDM基體中的均勻分散。掃描電鏡SEM的結(jié)果證實(shí)了LDH 片層使得材料在燃燒后形成更為緊密的炭層結(jié)構(gòu)。TGA 結(jié)果顯示，LDH作為阻燃協(xié)同劑有利于提高體系的熱穩(wěn)定性，同時(shí)錐形量熱器CCT 也表明LDH 與NP的協(xié)同作用明顯降低了材料的熱釋放速率和質(zhì)量損耗速率，導(dǎo)致了阻燃性能和熱穩(wěn)定性能的提高。
　　 3. 采用

5、熔融法系統(tǒng)地制備了帶有不同二價(jià)陽(yáng)離子的PP/EPDM/MgAl、PP/EPDM/ZnAl、PP/EPDM/CaAl 納米復(fù)合材料和PP/EPDM/CuAl 復(fù)合材料。比較了它們的結(jié)構(gòu)特征，并探討了不同二價(jià)陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料熱穩(wěn)定性增強(qiáng)的不同機(jī)理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同LDH在PP/EPDM基體中的分散狀態(tài)是不同的，層間距與原子的電負(fù)性有關(guān)，可分別得到層離型、插層型納米結(jié)構(gòu)或共混型的不同結(jié)構(gòu)的聚合物復(fù)合材料。TGA 結(jié)果顯示插層和層離結(jié)構(gòu)的樣品

6、表現(xiàn)出了層間水釋放造成的低溫區(qū)域降解和碳酸鹽的分解及金屬氧化物的羥基化作用造成了在高溫區(qū)域熱降解溫度的提高，使得體系熱穩(wěn)定性增強(qiáng)，而簡(jiǎn)單共混結(jié)構(gòu)體系不會(huì)形成對(duì)材料有保護(hù)作用的炭層只發(fā)生一步降解。
　　 4. 采用廣角X 射線(xiàn)衍射（WAXD）和傅里葉變換紅外光譜FTIR的方法研究了對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-ε-已內(nèi)酯（TCL）共聚酯中對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（ET）
　　 鏈段的結(jié)晶特性。通過(guò)WAXD 譜圖研究表明，TCL 共聚酯中E