聚丙烯-三元乙丙橡膠-膨脹阻燃劑-層狀雙氫氧化物納米復合材料的制備和性能研究.pdf

1、隨著環(huán)保和火災意識的不斷增強以及對材料性能要求的不斷提高，納米無機阻燃材料為發(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)納米復合材料的制備、結構特征以及阻燃性能與熱穩(wěn)定性能的研究，其次還研究了對苯二甲酸乙二醇酯-ε-已內酯共聚酯的結晶特性。主要研究內容和創(chuàng)新點有以下四個方面：
　　 1.采用溶液插層法制備和表征了聚丙烯(PP)/Mg3

2、AlLDH納米復合材料，研究了聚合物/LDH納米復合材料的結構特征和熱性能，特別研究了LDH對材料結晶特性的影響。通過X射線衍射XRD和透射電鏡(TEM)研究表明，制備的納米復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結果說明，LDH片層在含量低于5％時會破壞PP材料本身的α相結晶使得結晶度下降，而當LDH片層含量高于5％時會使得PP的成核機理發(fā)生改變，由均相成核變?yōu)楫愊喑珊?，而LDH

3、片層本身成為PPβ相結晶的成核劑促進其β相結晶使得結晶度增大。熱重分析(TGA)的結果表明，LDH片層有利于促進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膨脹型阻燃納米復合材料，主要研究了該阻燃納米復合材料的插層結構和LDH與膨脹型阻燃劑NP的協(xié)同效應及其對阻燃性能和熱性能的影響。通過極限氧指數(shù)數(shù)值LOI和垂直燃燒UL-94測試結果表明，只有在LDH和NP合適配比時才

4、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基體中的均勻分敞。掃描電鏡SEM的結果證實了LDH片層使得材料在燃燒后形成更為緊密的炭層結構。TGA結果顯示，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量損耗速率，導致了阻燃性能和熱穩(wěn)定性能的提高。
　　 3.采用熔融法系統(tǒng)地制備了帶有不同

5、二價陽離子的PP/EPDM/MgAl、PP/EPDM/ZnAl、PP/EPDM/CaAl納米復合材料和PP/EPDM/CuAl復合材料。比較了它們的結構特征，并探討了不同二價陽離子結構的復合材料熱穩(wěn)定性增強的不同機理。結果發(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性有關，可分別得到層離型、插層型納米結構或共混型的不同結構的聚合物復合材料。TGA結果顯示插層和層離結構的樣品表現(xiàn)出了層間水釋放造成的低溫區(qū)域

6、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，而簡單共混結構體系不會形成對材料有保護作用的炭層只發(fā)生一步降解。
　　 4.采用廣角X射線衍射(WAXD)和傅里葉變換紅外光譜FTIR的方法研究了對苯二甲酸乙二醇酯-ε-已內酯(TCL)共聚酯中對苯二甲酸乙二醇酯(ET)鏈段的結晶特性。通過WAXD譜圖研究表明，TCL共聚酯中ET硬段晶區(qū)的結構與純PET完全相同，相應的衍射峰的2θ位