幾種納米阻燃熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的制備、表征與燃燒、力學(xué)性能研究.pdf

1、本文分別采用水熱合成法、醇熱還原法制備了氧化石墨烯（GO）和二氧化鈦-石墨烯（TiO2-Graphene）納米材料，并采用一步法原位制備了TPU/TiO2、熔融共混法制備了TPU/APP/TiO2、TPU/TiO2-Graphene和TPU/APP/TiO2-Graphene納米復(fù)合材料。并對上述材料的力學(xué)性能、阻燃性能進(jìn)行了研究，主要結(jié)論如下：
　?、?TPU/TiO2納米復(fù)合材料的原位制備及力學(xué)性能、阻燃性能研究。SEM、TE

2、M等結(jié)果表明，TPU/TiO2體系中TiO2納米尺度、分散性較高且呈銳鈦礦晶相。DMA、拉伸測試結(jié)果表明：TiO2提高了TPU材料的剛性、韌性，當(dāng)含量為0.5wt％時，材料的斷裂伸長率達(dá)到峰值（912%）。TG測試結(jié)果表明，TiO2能夠提高TPU熱穩(wěn)定性，500℃時，TPU-0殘余質(zhì)量為11.84wt%，添加含量為0.125，0.25，0.5，1wt%的TiO2后，TPU/TiO2納米復(fù)合材料比TPU-0分別上升了21.8，21.8，4

3、9.8，175%。阻燃性能測試結(jié)果表明，當(dāng)TiO2含量為1%時，TPU/TiO2的pHRR、THR、pSPR、SF比TPU-0分別下降了68%、20%、42%、58%。
　?、?TPU/APP/TiO2協(xié)同阻燃體系的阻燃效應(yīng)、力學(xué)性能研究。SEM結(jié)果表明，TiO2使得TPU/APP斷面更加平整，光滑，顆粒尺寸更加均勻。DMA結(jié)果表明，TPU/APP/TiO2剛性變大，且隨著TiO2含量增加而增加，材料剛性變大。拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添

4、加0.125wt%的TiO2時，TPU/APP/TiO2試樣斷裂伸長率為186%，隨著TiO2含量的增加，拉伸長度也隨之增大，當(dāng)TiO2添加量為0.5wt%時，材料斷裂伸長率為383%。TG結(jié)果表明，500℃時，TiO2含量為0.5wt%時，TPU/APP/TiO2殘余質(zhì)量分別為40wt%，比TPU/APP的殘余質(zhì)量35wt%提高了14.3%，表明TiO2能夠提高TPU/APP的熱穩(wěn)定性。CCT測試結(jié)果表明，相比于TPU-0，TPU/A

5、PP的pHRR、THR、pSPR、SF分別下降了86%、35%、71%、84%。含有1wt%TiO2的TPU/APP/TiO2比TPU/APP在pSPR，SF下降了35%和42%。
　?、?TPU/TiO2-Graphene納米復(fù)合材料制備及其阻燃性能與力學(xué)性能研究。XRD、IR、SEM、TEM等結(jié)果表明，TiO2-Graphene分散性高，且TiO2為球狀納米粒子。CCT結(jié)果表明，當(dāng)TiO2-Graphene含量1wt%時，TP

6、U/TiO2-Graphene的pHRR、pSPR和 SF比 TPU-0分別下降40%、50%、45%。TG結(jié)果表明，TiO2-Graphene能有效地提高TPU復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。300-490℃時，TPU/TiO2-Graphene材料質(zhì)量損失速率比 TPU-0變緩。600s時燃燒穩(wěn)定階段，TiO2-Graphene含量為0.125、0.25、0.5、1wt%時，TPU殘余炭質(zhì)量分別為13、15、9.5、13wt%。DMA、拉伸結(jié)果

7、表明，TiO2-Graphene能增加TPU復(fù)合材料剛性、韌性。
　?、?TPU/APP/TiO2-Graphene復(fù)合材料中的阻燃性能、力學(xué)性能研究。SEM、TEM結(jié)果表明，TPU/APP/TiO2-Graphene孔洞數(shù)量、直徑也變得更小、斷面結(jié)構(gòu)更為細(xì)密平滑。CCT結(jié)果表明，TPU/APP的pHRR、SF、TSR分別下降了90%、92%、10%比TPU-0。含1wt%TiO2-Graphene的TPU/APP/TiO2-Gr

8、aphene的pHRR、SF、TSR比 TPU/APP降低了22%、56%、43%。TG結(jié)果表明，當(dāng)加入含0.125wt%TiO2-Graphene的TPU/APP/TiO2-Graphene在快速降解階段時，熱降解速率比TPU/APP慢，表明TiO2-Graphene使TPU/APP的熱穩(wěn)定性更好。并且熱穩(wěn)定性隨著納米填料的增加而增加。穩(wěn)定降解階段時，TPU-0、TPU/APP、含1wt%TiO2-Graphene的TPU/APP/T