玻璃纖維增強(qiáng)無(wú)鹵阻燃高抗沖聚苯乙烯復(fù)合材料研究.pdf

1、高抗沖聚苯乙烯(HIPS)因具有良好的沖擊性能、電絕緣性能、加工性能和尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用極其廣泛，但其遇火極易燃燒，發(fā)煙量大，因此對(duì)其進(jìn)行阻燃研究十分必要。無(wú)鹵阻燃是高分子材料阻燃研究的發(fā)展趨勢(shì)。但是，加入無(wú)鹵阻燃劑通常會(huì)降低聚合物材料的力學(xué)性能。玻璃纖維(GF)因具有高強(qiáng)度、耐化學(xué)腐蝕、耐高溫、阻燃等優(yōu)點(diǎn)，常用作復(fù)合材料的增強(qiáng)體。本課題首先研究高抗沖聚苯乙烯/玻璃纖維(HIPS/GF)二元體系，探究 GF對(duì) HIPS燃燒性能的影響，

2、然后分別在高抗沖聚苯乙烯/氫氧化鎂/微膠囊紅磷(HIPS/MH/MRP)無(wú)鹵阻燃體系和高抗沖聚苯乙烯/可膨脹石墨/微膠囊紅磷(HIPS/EG/MRP)無(wú)鹵阻燃體系中引入 GF，采用多種分析測(cè)試方法，詳細(xì)研究了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能、阻燃性能和力學(xué)性能。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　1.采用熔融共混法制備了一系列不同 GF含量的 HIPS/GF二元復(fù)合材料，利用水平燃燒(UL-94)、極限氧指數(shù)(LOI)以及錐形量熱法(CCT)等方法

3、研究了復(fù)合材料燃燒性能。結(jié)果表明：在 HIPS樹(shù)脂中引入 GF后，復(fù)合材料引燃時(shí)間變短， UL-94水平燃燒等級(jí)變化不大，熱釋放速率(HRR)、熱釋放速率峰值(PHRR)、總熱釋放量(THR)、生煙速率(SPR)、總煙釋放量(TSR)、一氧化碳(CO)產(chǎn)生速率和質(zhì)量損失均比純HIPS低。隨著GF含量增加，HIPS/GF復(fù)合材料的LOI緩慢增加，PHRR、THR、CO產(chǎn)生速率和質(zhì)量損失均呈降低趨勢(shì)。
　　2.用熔融共混法制備了一系列

4、不同組成的 HIPS/MH/MRP/GF復(fù)合材料，采用多種手段詳細(xì)研究了 HIPS/MH/MRP/GF復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能、燃燒性能和力學(xué)性能。結(jié)果表明：加入 GF會(huì)增加 HIPS/MH/MRP/GF復(fù)合材料對(duì)熱量的傳導(dǎo)，推遲聚合物的降解和引燃。與此同時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、阻燃性和抑煙性均顯著改善。加入2 wt％ GF就可以有效抑制HIPS/MH/MRP復(fù)合材料熔滴的產(chǎn)生，并且使復(fù)合材料的UL-94級(jí)別從V-1提高到V-0。隨

5、著GF質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的力學(xué)性能、阻燃性和抑煙性都有所提高， GF質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為30 wt%時(shí)性能最佳。
　　3.采用熔融共混法制備出一系列不同組成的HIPS/EG/MRP復(fù)合材料，研究了復(fù)合材料的燃燒性能。結(jié)果表明：EG本身對(duì) HIPS具有一定的阻燃和抑煙作用，但是阻燃效率比較低，其添加量達(dá)到50%時(shí)，UL-94垂直燃燒試驗(yàn)才能達(dá)到V-0級(jí)；用少量MRP代替EG可以顯著提高 HIPS/EG復(fù)合材料的阻燃性能、抑煙性能，同時(shí)

6、降低復(fù)合材料的質(zhì)量損失速率、熱釋放速率、熱釋放總量和內(nèi)部溫度。當(dāng) HIPS/EG/MRP的質(zhì)量比為80/15/5時(shí)，復(fù)合材料的阻燃性能和抑煙性能最好。在 HIPS/EG/MRP體系中引入 GF后會(huì)使材料的阻燃性能?chē)?yán)重惡化。添加5wt% GF后，復(fù)合材料的UL-94級(jí)別由V-0級(jí)變?yōu)闊o(wú)級(jí)別，LOI由26.8%降低到24.4%，材料的 PHRR、THR、SPR、TSR以及 CO生成速率都迅速增加。隨著GF含量增加，HIPS/EG/MRP/G