無鹵低煙阻燃EPDM-PP復合材料的制備及性能研究.pdf

1、EPDM/PP是一種具有優(yōu)異的耐候性、抗高溫性、抗紫外線性能,良好的耐臭氧性能、電性能和抗沖擊性能的復合材料,并且具有加工簡便、成本低、可連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點,在汽車、電線電纜、室內(nèi)裝修和絕緣材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是其致命的缺點是容易燃燒,氧指數(shù)僅有17.5％,限制了該材料的應(yīng)用領(lǐng)域,因此提高其阻燃性能有很大的必要性。
　　隨著環(huán)保意識的不斷增強,無鹵阻燃劑的研究越來越受到人們的關(guān)注,其中膨脹型阻燃劑是無鹵阻燃劑重要的一類。本論文研

2、究了不同膨脹型阻燃劑對 EPDM/PP阻燃性能的改性,通過氧指數(shù)法、錐形量熱試驗、熱重分析、掃描電鏡分析及力學性能測試研究了阻燃劑配比、添加量、混煉時間及混煉溫度對阻燃EPDM/PP復合材料的阻燃性能、機械性能及熱穩(wěn)定性能的影響。
　　主要內(nèi)容:
　　第一部分:密胺焦磷酸鹽/季戊四醇阻燃EPDM/PP復合材料的制備及性能研究
　　以密胺焦磷酸鹽(MPP)為酸源和氣源、季戊四醇(PER)為碳源組成膨脹型阻燃劑,坡縷石黏土

3、(PGS)為力學性能改性劑,填充到三元乙丙橡膠/聚丙烯(EPDM/PP)復合材料中,制備了EPDM/PP/MPP/PER/PGS復合材料。通過極限氧指數(shù)法(LOI)、錐形量熱(CONE)、熱重分析(TGA)、掃描電鏡(SEM)分析及力學性能測試研究了阻燃劑復配比例、總添加量、混煉時間及混煉溫度對EPDM/PP復合材料阻燃性能、熱穩(wěn)定性能及力學性能的影響。同時通過掃描電鏡分析研究了阻燃劑在基體中的分布及材料燃燒后生成炭層的形貌。結(jié)果表明密

4、胺焦磷酸鹽與季戊四醇在阻燃過程中具有協(xié)同效應(yīng),最佳添加比例為3:2;當混煉時間為30 min,混煉溫度為170℃,阻燃劑添加量為80份時,復合材料的極限氧指數(shù)可達到31以上;坡縷石黏土的添加對材料力學性能有較好的改善,添加2份坡縷石黏土時,復合材料的抗拉強度可達到10.33 Mpa,斷裂伸長率可達到273.2%。所制備EPDM/PP/MPP/PER/PGS復合材料各項性能均滿足國家標準,可以廣泛應(yīng)用于汽車、電線電纜、室內(nèi)裝修和絕緣材料等

5、領(lǐng)域。
　　第二部分:多聚磷酸銨/馬鈴薯廢渣/可膨脹石墨阻燃EPDM/PP復合材料的制備及性能研究
　　以一種新型生物質(zhì)成炭劑-馬鈴薯廢渣為碳源,多聚磷酸銨(APP)為酸源,添加少量可膨脹石墨組成膨脹型阻燃體系,制備了EPDM/PP/APP/PER/EG復合材料。通過氧指數(shù)法(LOI)、錐形量熱(CONE)、熱重分析(TGA)、掃描電鏡(SEM)分析及力學性能測試研究了阻燃劑復配比例、總添加量、混煉時間及混煉溫度對復合材料的

6、阻燃性能、熱穩(wěn)定性能及機械性能的影響。同時分析了燃燒后殘余炭層的形貌特征及阻燃劑在基體中的分散狀況。通過研究我們發(fā)現(xiàn),多聚磷酸銨與馬鈴薯廢渣、可膨脹石墨在EPDM/PP阻燃過程中有很好的協(xié)同作用,當多聚磷酸銨添加量為34.5%、馬鈴薯廢渣添加量為11.5%、可膨脹石墨添加量為4%,混煉時間為30 min,混煉溫度為170℃時,制備的復合材料氧指數(shù)可達到28.9,抗拉強度可達到8.24 Mpa,斷裂伸長率為205.02%,可以得到性能良好

7、的復合材料。將坡縷石黏土作為力學改性劑在最佳配比基礎(chǔ)上添加一份坡縷石黏土,復合材料的抗拉強度可以達到10.21 Mpa,斷裂伸長率為160.99%,與不含坡縷石黏土復合材料的力學性能相比抗拉強度提高10.45%,可以滿足電線電纜領(lǐng)域的應(yīng)用要求。
　　第三部分:多聚磷酸銨/香蕉秸稈/可膨脹石墨阻燃EPDM/PP復合材料的制備及性能研究
　　本章以香蕉秸稈(BF)作為碳源,將其與多聚磷酸銨(APP)、可膨脹石墨(EG)復配組成膨

8、脹型阻燃體系,添加到EPDM/PP基體中制備了阻燃EPDM/PP/BF/APP/EG復合材料,通過氧指數(shù)(LOI)測試、錐形量熱(CONE)、熱重分析(TGA)、掃描電鏡(SEM)分析及力學性能測試研究了阻燃劑復配比例、總添加量、混煉時間及混煉溫度對復合材料阻燃性能、熱穩(wěn)定性能、力學性能的影響及燃燒后材料殘?zhí)勘砻娴男蚊埠妥枞紕┰诨w中的分散情況。研究結(jié)果表明:香蕉秸稈是一種很好的碳源,多聚磷酸銨、香蕉秸稈、可膨脹石墨在EPDM/PP阻燃