原位氣泡拉伸法分散規(guī)律及納米鎂基聚合物阻燃抑煙復(fù)合材料的研究.pdf

1、納米粉體與聚合物復(fù)合可以改善聚合物材料的物理性能和功能特性，特別是在納米粉體由于自身的結(jié)構(gòu)和物理特性而具有特殊功能的情況下。但是，由于納米粉體的粒度小，比表面積大，表面能高，處于高度不穩(wěn)定狀態(tài)，在與聚合物混合加工過(guò)程中遇熱、力等作用，往往團(tuán)聚成幾百納米甚至微米尺度的顆粒，從而喪失納米粒子特有的功能和作用，因此在制備過(guò)程中實(shí)現(xiàn)納米粒子在聚合物中的納米級(jí)分散是實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料優(yōu)異性能的關(guān)鍵。ISBS方法是近年來(lái)提出的用于分散聚合物納米團(tuán)聚體的新

2、的方法，它是利用聚合物發(fā)泡過(guò)程中氣泡高速膨脹對(duì)周圍的聚合物熔體產(chǎn)生快速拉伸作用，使得無(wú)機(jī)納米團(tuán)聚體實(shí)現(xiàn)納米尺度分散的方法。是利用物理發(fā)泡劑的壓力能或化學(xué)發(fā)泡劑受熱分解所釋放出的化學(xué)能引發(fā)常規(guī)機(jī)械分散方法所難以獲得的高拉伸場(chǎng)。 本文在前人對(duì)氣泡膨脹過(guò)程理論研究的基礎(chǔ)上，利用氣泡膨脹過(guò)程的基本方程，對(duì)ISBS過(guò)程的拉伸場(chǎng)進(jìn)行理論研究和實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，氣泡內(nèi)初始?jí)毫蜌馀莩跏及霃绞怯绊憵馀荼砻胬焖俾实闹饕蛩?；ISBS方法對(duì)

3、納米團(tuán)聚體的分散不僅局限于氣泡表面，距離氣泡表面一定距離的聚合物熔體中的納米團(tuán)聚體仍然有很好的分散作用。在通常情況下，控制不同的氣泡初始?jí)毫蜌馀莩跏及霃剑梢栽诰嚯x氣泡表面幾十微米范圍內(nèi)對(duì)納米團(tuán)聚體的分散高于一般的雙螺桿擠出機(jī)的分散能力。 用ISBS方法制備聚合物納米復(fù)合材料并首次進(jìn)行了性能測(cè)試，ISBS方法可以使納米團(tuán)聚體得到較好的分散，分散后粒徑較小的無(wú)機(jī)粒子與聚合物基體之間具有較強(qiáng)的相互作用，通過(guò)磨粉消除氣泡后，被聚合物

4、包裹的納米粒子不會(huì)重新團(tuán)聚；力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，用ISBS方法制備的復(fù)合材料的力學(xué)性能比普通雙螺桿剪切分散方法制備的復(fù)合材料的力學(xué)性能有非常大的改善，并且在較高添加量的情況下仍然具有較好的力學(xué)性能。 無(wú)機(jī)阻燃劑的納米化、表面改性、不同阻燃劑的復(fù)配以及抑煙化是當(dāng)前阻燃劑發(fā)展的新方向。本文用不同的偶聯(lián)劑對(duì)納米氫氧化鎂進(jìn)行表面改性和用馬來(lái)酸酐對(duì)LDPE進(jìn)行改性制備LDPE/nano-Mg(OH)2復(fù)合材料。TEM分析表明，納米氫氧化

5、鎂在基體樹脂中實(shí)現(xiàn)了較好的分散。在納米氫氧化鎂添加量相同的情況下，雖然LOI沒有發(fā)生明顯的改變，但是力學(xué)性能卻得到了顯著提高。納米氫氧化鎂與紅磷復(fù)合后發(fā)生了協(xié)同效應(yīng)，LOI得到了明顯提高，力學(xué)性能也沒發(fā)生明顯的改變。對(duì)PVC/nano-LDHs(納米水滑石)復(fù)合材料的抑煙性能研究表明，潤(rùn)滑劑等加工助劑的加入會(huì)促進(jìn)PVC燃燒時(shí)發(fā)煙，增大燃燒時(shí)的發(fā)煙量。LDHs對(duì)PVC材料的抑煙機(jī)理主要表現(xiàn)在：隨著溫度的提高，降低了HCl的質(zhì)量損失，提高了

6、第二降解峰的溫度，使PVC熱降解殘余炭量明顯增加，LDHs分解形成的LDO在PVC脫HCl過(guò)程中起到了吸收HCl、穩(wěn)定炭骨架的作用。母料法制備的復(fù)合材料能使LDHs在PVC基體中得到更好的分散，具有更大的比表面積，更有助于PVC穩(wěn)定性的提高，提高殘?zhí)苛俊DHs的加入對(duì)PVC的力學(xué)性能的影響不是很大，雖然彎曲強(qiáng)度有所下降但下降的幅度很小，能夠滿足建筑材料的性能要求；拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率以及材料的熱變形溫度都有所提高。說(shuō)明LDHs的加入克