硅镁复合氧化物对膨胀阻燃聚丙烯的协同效应
本文研究了三种硅镁复合氧化物（六硅酸镁、海泡石、凹凸棒石）对膨胀阻燃聚丙烯复合材料的协同效应，并对其协同阻燃效率进行了对比分析。将硅镁复合氧化物引入膨胀型阻燃剂中，能够有效解决膨胀型阻燃剂阻燃效率低、热稳定性差的缺陷，同时拓宽了镁资源的应用领域，对我国镁资源的开发利用具有一定的指导意义。 采用三种硅镁复合氧化物为协同阻燃剂，以聚丙烯为基体，采用熔融共混法，制备了膨胀阻燃聚丙烯复合材料。利用氧指数仪、锥形量热仪、热重分析仪等仪器研究了硅镁复合氧化物对膨胀阻燃聚丙烯复合材料燃烧性能和热稳定性能的影响，利用扫描电子显微镜观测了复合材料燃烧炭层的微观形貌，利用万能试验机和摆锤式冲击试验机研究了硅镁复合氧化物对膨胀阻燃聚丙烯复合材料力学性能的影响;通过协同效率(SE)、起始分解温度(T5wt％)、积分程序分解温度(IPDT)等参数对比分析了三种硅镁复合氧化物对膨胀型阻燃剂的协同效应大小。主要研究内容和结果如下: (1)将六硅酸镁用于膨胀阻燃聚丙烯体系，氧指数测试、锥形量热测试、热失重分析等方法研究发现，六硅酸镁能够显著提高膨胀阻燃聚丙烯复合材料的阻燃性能、热稳定性能以及抑烟性能，能够显著降低复合材料的火灾危害性。添加1 wt％的六硅酸镁，氧指数提高了10.2％，积分程序分解温度提高16.7％，生烟速率降低16％，烟生成总量降低9.8％，火灾发展指数降低39.6％。力学性能测试发现，六硅酸镁能够提高复合材料的拉伸强度，随添加量增加呈先增后减趋势，但对冲击强度的影响不显著。 (2)将海泡石引入膨胀阻燃聚丙烯体系中，氧指数测试和热失重分析等方法研究发现，海泡石能够显著提高膨胀阻燃聚丙烯复合材料的阻燃性能和热稳定性能。添加1 wt％的海泡石后，氧指数提高了4.2％，起始分解温度、半寿温度以及积分程序分解温度分别提高9.8％、4.8％和14.1％，膨胀炭层更加致密。此外，通过拉伸和冲击试验研究发现，少量海泡石也能提高复合材料的拉伸强度，但对冲击强度影响也不明显。 (3)将凹凸棒石添加到膨胀阻燃聚丙烯体系中，氧指数测试和热失重分析等方法研究发现，添加1 wt％的凹凸棒石后，氧指数提高了10.0％，起始分解温度、半寿温度、积分程序分解温度及膨胀炭层致密性均显著提高。拉伸和冲击试验研究发现，复合材料的拉伸强度随凹凸棒石的增加呈先增后减趋势，并在含量为1.5 wt％时，拉伸强度最大，为27.45 MPa，提高了6.1％，但对冲击强度影响不大。 (4)通过协同效率、起始分解温度以及积分程序分解温度等参数的对比分析发现，硅镁复合氧化物与膨胀型阻燃剂均具有良好的协同效应，协同效率随添加量增加呈先增后减趋势。在提高复合材料阻燃性能和膨胀炭层热稳定性能方面，六硅酸镁与膨胀型阻燃剂的协同效应最好;在提高复合材料热降解稳定性方面，海泡石与膨胀型阻燃剂的协同效应最好。各种条件下的协同效率对比分析发现，含量为1 wt％六硅酸镁的协同效率最高，最大值为1.254，协效作用最好。因此，六硅酸镁是一种高效的膨胀阻燃协效剂。
膨胀阻燃聚丙烯复合材料;熔融共混法;硅镁复合氧化物;协同效应;热稳定性能
中国海洋大学
硕士
化学工程
王海增
2015
中文
TB332
83
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）