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文檔簡介
1、本文第一部分主要研究了不同粒徑的可膨脹石墨(EG)粒子填充高密度硬質聚氨酯泡沫塑料(RPUF)無鹵阻燃性能的研究。采用超高速混合破碎機對EG粒子進行混合破碎處理得到不同粒徑的EG粒子。通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了不同的EG粒子的微觀結構,發(fā)現EG粒子為不規(guī)則的片狀結構,并且隨混合破碎時間的增加,粒子形狀趨近于圓形化,在粒子表面出現較多的破壞和劃痕;在EG4(經過4分鐘破碎處理的EG粒子)和EG13(經過13分鐘破碎處理的EG粒子)
2、粒子周圍存在許多剝落的微小的石墨片。經過破碎處理的EG粒子其粒徑遠遠小于未經處理的,并隨混合破碎時間的增加,EG粒子尺寸逐漸下降。采用圖像分析系統和電鏡照片對不同的EG粒子粒徑進行統計分析。未經處理的EG粒子的平均面積為39661.51μm<'2>,EG4的平均面積為7424.41μm<'2>,EG13的平均面積最小,僅為1422.41μm<'2>。隨破碎時間增加,EG粒子粒徑變小導致其膨脹倍率逐漸下降。采用SEM觀察了EG膨脹后的微觀
3、形態(tài)。膨脹石墨為疏松多孔的蠕蟲狀結構,石墨片層間的距離遠遠大于石墨片的厚度。并且隨破碎時間的增加,膨脹石墨的尺寸也逐漸變小。本文采用了氧指數、水平垂直燃燒和熱失重等方法表征了不同粒徑的EG填充的RPUF的阻燃性能和熱穩(wěn)定性。EGO(未經處理的)和EG4可以有效的改善RPUF的阻燃性能,而EG13幾乎對RPUF的燃燒性能沒有影響。例如,純RPUF的氧指數僅為22.5,當EG填充量為20wt%時,EGO/RPUF和EG4/RPUF腰的氧指數
4、均達到39.5,EG13/RPUF僅為23.5;當EG含量為10wt%以上時,EGO/RPUF和EG4/RPUF垂直燃燒測試都達到了V-0級,而EG13/RPUF不能采用垂直燃燒分級,只能采用水平燃燒分級。采用SEM通過觀察三種不同粒徑EG粒子填充的RPUF燃燒后的殘余物的微觀結構分析EG阻燃RPUF的機理。當EGO/RPUF和EG4/RPUF樣品燃燒時,EGO和EG4燃燒之后的膨脹石墨可完全占據樣品燃燒表面,形成物理包覆層,阻止了燃燒
5、過程中產生的可燃氣體,有效的分離了燃燒樣品和氧氣,從而達到阻燃的目的。而EGl3由于粒子尺寸較小,膨脹倍率較小,膨脹后的粒子只能鑲嵌在降解了的聚氨酯基體中,通過膨脹石墨粒子之間的裂縫,氧氣繼續(xù)傳播,質量和熱量不斷轉移,最終導致底層的聚合物基體進一步降解,形成燃燒降解循環(huán)。另外,本文還采用熱失重曲線分析了不同 EG 粒子填充的RPUF的熱穩(wěn)定性,發(fā)現EG粒子的加入對RPUF腰的熱穩(wěn)定性沒有影響。 本文第二部分研究了多壁碳納米管(
6、MWNTs)填充RPUF導電性能。采用獨特的分散方式將MWNTs分散在聚氨酯中,制備了導電性能優(yōu)良的RPUF。通過SEM照片觀察了MWNTs/RPUF的微觀結構形態(tài)。MWNTs可均勻的分散在聚氨酯基體中。對MWNTs/RPUF進行體積電阻率測試,得到了聚氨酯泡沫塑料的體積電阻率對MWNTs含量的閾滲關系曲線。純RPUF的體積電阻率為10<'16>Ω·cm;隨著MWNTs的含量逐漸增加,RPUF的體積電阻率逐漸下降。當MWNTs的含量為1
7、.0wt%時,RPUF的體積電阻率超過達到閾滲值10<'7>Ω·cm,當MWNTs的填充量為2.5 wt[%]時,MWNTs/RPUF的體積電阻率僅為10<'4>Ω·cm,比純RPUF的體積電阻率下降了12個數量級。同時對2 wt%MWNTs/RPUF復合材料進行體積電阻溫度測試,發(fā)現導電MWNTs/RPIJF并沒有PTC效應,表明其體積電阻率具有溫度穩(wěn)定性。當MWNTs/RPUF在高溫(150℃)下,體積電阻率不隨恒溫時間的增加而變化
8、,表明導電MWNTs/RPUF在高溫條件下具有時間穩(wěn)定性。本文同時研究了MWNTs的加入對RPUF力學性能影響。MWNTs/RPUF和純RPUF具有相同的壓縮應力應變行為,均分為三個區(qū)域,即,彈性區(qū)、屈服區(qū)和致密區(qū)。不同的是MWNTs/RPUF復合材料,壓縮強度、模量和穩(wěn)定應力比純RPUF的略有降低。MWNTs的加入使RPUF的壓縮強度有輕微降低,而RPUF的壓縮模量呈上升趨勢。通過細觀壓縮實驗分析了MWNTs/RPUF和純RPUF的破
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