發(fā)布時(shí)間：2020-03-22 19:50

【摘要】：本論文主要關(guān)于納米級(jí)阻燃劑的改性及其對(duì)三元乙丙橡膠(EPDM)結(jié)構(gòu)與性能的影響。主要內(nèi)容分為以下三個(gè)部分:1.以微米級(jí)氫氧化鎂(micro-MH)和納米級(jí)氫氧化鎂(nano-MH)為阻燃劑,分別制備三元乙丙橡膠/氫氧化鎂(EPDM/MH)復(fù)合材料。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,相比micro-MH,nano-MH對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能損失較小。利用油酸包覆納米氫氧化鎂(MH-OA),并制備EPDM復(fù)合材料。極限氧指數(shù)(LOI)、力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示,油酸改性氫氧化鎂對(duì)復(fù)合材料的極限氧指數(shù)影響不大,但在較低添加量時(shí)就能大幅度提高與EPDM的相容性,材料力學(xué)性能顯著提高。2.分別合成丁香油酚和APTES改性的環(huán)磷腈衍生物(EuHCTP、mHCTP),通過傅里葉紅外光譜、核磁共振光譜等測(cè)試方法對(duì)合成的環(huán)磷腈衍生物進(jìn)行了成分分析與結(jié)構(gòu)表征,采用氧指數(shù)測(cè)定儀、熱重分析儀和萬能材料試驗(yàn)機(jī)研究其對(duì)EPDM/MH復(fù)合材料阻燃和力學(xué)性能的影響,并通過凝膠含量測(cè)試研究EuHCTP對(duì)輻照效率的影響。研究結(jié)果表明,EuHCTP能夠提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性、阻燃性能和韌性。當(dāng)添加6%的EuHCTP時(shí),復(fù)合材料的極限氧指數(shù)(LOI)為29.5,達(dá)到難燃級(jí)別,其斷裂伸長(zhǎng)率提高至713%,而其拉伸強(qiáng)度降低。輻照交聯(lián)后,材料的拉伸強(qiáng)度確實(shí)有所提升,但隨著EuHCTP添加量的增加,材料的交聯(lián)度出現(xiàn)下降,導(dǎo)致力學(xué)性能出現(xiàn)削弱,EuHCTP降低了輻照交聯(lián)效率。mHCTP作為硅烷偶聯(lián)劑使用時(shí),改善MH的分散性,阻燃性能也有所提升;作為協(xié)效劑使用時(shí),mHCTP與MH并沒有協(xié)效阻燃作用,材料的力學(xué)強(qiáng)度也有所降低,但韌性得到提高。3.制備聚多巴胺包覆多壁碳納米管(PDA-MWCNTs),通過透射電鏡、掃描電鏡、微型量熱(MCC)和力學(xué)性能測(cè)試等方法研究其對(duì)復(fù)合材料阻燃性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,多巴胺成功的包覆在多壁碳納米管表面,PDA-MWCNTs的加入提高復(fù)合材料的阻燃性能和并且在聚合物中得到良好的分散,添加PDA-MWCNTs后的復(fù)合材料燃燒時(shí)幾乎沒有產(chǎn)生黑煙。隨著添加量的增加,抑煙效果更加明顯。相比純MWCNTs,PDA-MWCNTs在低添加量時(shí),進(jìn)一步的降低了復(fù)合材料的釋熱量,當(dāng)PDA-MWCNTs的添加量為0.5%時(shí)復(fù)合材料的峰值熱釋放速率286.6 W/g,相對(duì)于純EPDM下降了 70%,PDA和MWCNTs間起到一定的協(xié)效阻燃效果。
【圖文】：

圖２．邋１邋ＭＨ－ＯＡ和ＭＨ的紅外譜圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋ＦＴＩＲ邋ｓｐｅｃｔｒｕｍ邋ｏｆ邋ＭＨ－ＯＡ邋ａｎｄ邋ＭＨ逡逑通過對(duì)改性前后的樣品進(jìn)行紅外表征，從圖２．１紅外譜圖可以發(fā)現(xiàn)改性后的逡逑ＭＨ表面被成功的引入了油酸基團(tuán)ＱＳＺＳｃｍ－１邋２８５４０１＾為Ｃ－Ｈ對(duì)稱和不對(duì)稱伸縮逡逑振動(dòng)、１７３３邋ｃｍ－１為Ｃ＝０伸縮振動(dòng)），從而證明了氫氧化鎂被油酸成功包覆。逡逑１３逡逑

邐１５１邋士邋３邐１２６土邋１６逡逑從圖２．２和表２．４具體數(shù)據(jù)可以看出，隨著氫氧化鎂量的增加，復(fù)合材料的力逡逑學(xué)性能不斷的下降，，這是極性的氫氧化鎂和非極性的聚合物之間相容性差導(dǎo)致的，逡逑氫氧化鎂由于易產(chǎn)生團(tuán)聚，所以在高添加量是更容易團(tuán)聚，從而破壞橡膠基體的逡逑結(jié)構(gòu)，由此帶來力學(xué)性能的損耗。從粒徑變化可以看出，納米級(jí)的氫氧化鎂比微逡逑米級(jí)的氫氧化鎂對(duì)ＥＰＤＭ力學(xué)性能的損耗更少，這主要是因?yàn)槲⒚准?jí)的粒徑大，逡逑在橡膠中團(tuán)聚形成的缺陷比納米級(jí)的要大，所以更容易在拉伸過程中出現(xiàn)斷裂，逡逑所以納米級(jí)的氫氧化鎂比微米級(jí)的氫氧化鎂對(duì)ＥＰＤＭ的力學(xué)性能影響更小。逡逑２．３．３邋ＭＨ－ＯＡ對(duì)ＥＰＤＭ阻燃性能的影響逡逑由于油酸改性氫氧化鎂后，氫氧化鎂結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，其對(duì)阻燃性能有何影逡逑響，我們對(duì)氫氧化鎂改性前后的復(fù)合材料進(jìn)行極限氧指數(shù)測(cè)試，結(jié)果（表２．５）發(fā)逡逑現(xiàn)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB332;TQ314.248

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