【摘要】：硅烷交聯(lián)聚烯烴因具有良好的力學(xué)性能、加工性、耐熱性以及電絕緣性能被廣泛應(yīng)用于電線電纜中,但是其氧指數(shù)較低,易燃燒的缺陷限制了應(yīng)用范圍。因此硅烷交聯(lián)聚烯烴的阻燃研究成為發(fā)展的趨勢(shì),基于此,本文利用協(xié)效阻燃劑與氫氧化物阻燃劑的復(fù)配研制高效低填充無鹵阻燃硅烷交聯(lián)聚烯烴電纜料,為硅烷交聯(lián)聚烯烴線纜材料產(chǎn)業(yè)化打下良好的基礎(chǔ)。本文通過正交試驗(yàn)確定了硅烷交聯(lián)聚烯烴的制備工藝和配方,并采用兩步法制備了硅烷交聯(lián)阻燃聚烯烴復(fù)合材料。首先探討氫氧化鋁(ATH)和氫氧化鎂(MH)復(fù)配阻燃劑的最優(yōu)配比,以及偶聯(lián)處理前后對(duì)材料各個(gè)性能的影響,其次確定了復(fù)合材料的交聯(lián)時(shí)間和交聯(lián)溫度。結(jié)果表明:偶聯(lián)處理提升了復(fù)合材料的加工性以及拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、體積電阻率和擊穿場(chǎng)強(qiáng)。確定了ATH與MH的重量比為ATH:MH=20:40;交聯(lián)溫度為80℃,交聯(lián)時(shí)間為8 h時(shí),復(fù)合材料的性能最好。然后主要研究了協(xié)效阻燃劑有機(jī)蒙脫土(OMMT)、二乙基次膦酸鋁(ADP)、硼酸鋅(ZB)對(duì)復(fù)合材料交聯(lián)度、阻燃性、熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能和電性能以及加工性的影響。結(jié)果表明:1)適量加入OMMT有助于改善復(fù)合材料的加工性,提升材料的熱穩(wěn)定性;當(dāng)OMMT含量為5 wt%時(shí),復(fù)合材料表面平滑,延伸率達(dá)到15%,永久變形率達(dá)到6.6%,氧指數(shù)達(dá)到34%,熱失重殘?zhí)柯蕿?8.3%,拉伸強(qiáng)度為14.86 MPa,斷裂伸長率為378.9%,擊穿場(chǎng)強(qiáng)22 MV/m,體積電阻率為2.96×1013?·m。2)ADP的適量添加有助于提高復(fù)合材料的加工性。當(dāng)ADP含量為3 wt%時(shí),材料性能達(dá)到最優(yōu);熱延伸率為17%,永久變形率為13.3%,氧指數(shù)達(dá)到33%,拉伸強(qiáng)度為14.6 MPa,斷裂伸長率為364.79%,擊穿場(chǎng)強(qiáng)為21.6 MV/m,體積電阻率為1.98×1013?·m。3)ZB作為協(xié)效阻燃劑能夠改善復(fù)合材料的加工性,提高材料的熱穩(wěn)定性。當(dāng)ZB含量為6 wt%時(shí),材料綜合性能達(dá)到平衡,此時(shí)熱延伸率為17%,永久變形率為13.3%,氧指數(shù)為33%,殘?zhí)柯蕿?9.8%,拉伸強(qiáng)度為13.6 MPa,斷裂伸長率為341.68%,體積電阻率達(dá)到2.05×1013?·m,擊穿場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到21.4 MV/m。本文最后還討論了協(xié)效阻燃劑對(duì)氫氧化物阻燃劑加量的影響并確定了其阻燃母料的用量,結(jié)果表明:協(xié)效阻燃劑的使用能夠在滿足性能同時(shí)有效將ATH和MH的用量從51 wt%降低到36 wt%,其阻燃母料的最佳用量應(yīng)在60 wt%。
【圖文】：

不同配比MH和ATH在復(fù)合材料中的微觀形貌

有文獻(xiàn)[52]表明，ATH、MH 兩種阻燃劑屬于極性分子，聚烯烴基體大多極性，共混時(shí)相容性較差，，因此對(duì)兩種無機(jī)氫氧化物阻燃劑進(jìn)行偶聯(lián)處理其表面具有非極性基團(tuán)，降低界面的表面能，提高了界面的相容性，使得分子在聚烯烴中更好的分散。比較偶聯(lián)處理與未處理的 ATH/MH 對(duì)硅烷交鹵阻燃聚烯烴復(fù)合材料各項(xiàng)性能的影響。3.1 燃燒特性分析為了研究偶聯(lián)處理對(duì)復(fù)合材料燃燒特性的影響，將偶聯(lián)處理前后的復(fù)合進(jìn)行燃燒，其碳層如圖 3-6 所示。圖 3-6(a)是阻燃劑未經(jīng)偶聯(lián)處理得到的復(fù)合材料燃燒后的碳層，圖 3-6(經(jīng)過偶聯(lián)處理后所得的材料的碳層�？梢钥吹�，使用偶聯(lián)處理的硅烷交聯(lián)聚烯烴的炭層十分穩(wěn)定并且致密而未偶聯(lián)的炭層則不具備這種特點(diǎn)。造成現(xiàn)象的可能原因是偶聯(lián)處理使得極性分子 ATH 和 MH 帶有非極性基團(tuán)，從高了阻燃劑在基體中的相容性，使得有機(jī)相和無機(jī)相更好的結(jié)合，阻燃劑體中分散的更加均勻，提高了阻燃劑的阻燃效率。另外偶聯(lián)劑因含有有機(jī)夠在燃燒過程中起到穩(wěn)定碳層的作用，使得阻燃劑的作用能夠充分發(fā)揮。a) b)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33;TM24

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2706275