發(fā)布時間：2017-07-06 05:47

  本文關(guān)鍵詞：無鹵阻燃POE電纜料的制備與性能研究

  更多相關(guān)文章： 聚烯烴彈性體(POE) 無鹵阻燃 聚磷酸銨 季戊四醇 硅灰石

【摘要】：聚烯烴是由純碳?xì)湓亟M成,具有質(zhì)輕、無毒、耐化學(xué)、電絕緣、易加工成型等特點,被廣泛的用作無鹵電纜料的基體材料。乙烯-辛烯共聚物(POE)具有聚烯烴的普遍特點,并且柔韌性好,耐溫和耐老化性能優(yōu)異,更加適用于電纜的包覆材料。然而,POE易燃燒,極限氧指數(shù)在17%左右,燃燒時火焰劇烈,并且有明顯的熔滴現(xiàn)象,作為電纜料必須對其進(jìn)行阻燃改性。本文通過向POE中添加無鹵膨脹阻燃劑的方法,對其進(jìn)行阻燃改性,并研究了膨脹阻燃劑與其它阻燃劑的協(xié)同作用,制得了一系列無鹵阻燃POE電纜料。研究內(nèi)容和主要結(jié)果如下:(1)研究了聚磷酸銨(APP)、季戊四醇(PER)組成的膨脹阻燃劑(IFR)阻燃POE,考察了APP和PER的不同配比對PO E復(fù)合材料的力學(xué)性能、極限氧指數(shù)(LOI)和垂直燃燒等級(UL94)的影響,通過熱失重分析研究了復(fù)合材料在氮氣氣氛下的熱降解行為,并通過錐形量熱分析考察了材料燃燒時的熱釋放過程。當(dāng)阻燃劑總量為60phr、APP/PER為2/1時,POE復(fù)合材料的LOI達(dá)到28.0%,通過UL94 V-0級測試,拉伸強(qiáng)度為18.04Mpa,斷裂伸長率為592%;阻燃劑的添加使材料的熱穩(wěn)定性下降,其中PER對復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性有較大影響;當(dāng)APP/PER為2/1時,復(fù)合材料的熱釋放速率減少,總熱釋放量最小為127.9MJ/m2,表現(xiàn)出最佳的阻燃效果。(2)以硼酸鋅(ZB)為協(xié)同阻燃劑,研究了ZB與膨脹阻燃劑在POE復(fù)合材料中的協(xié)同阻燃效果,考察了ZB與IFR的不同配比及用量對POE復(fù)合材料的力學(xué)性能、阻燃性能、熱穩(wěn)定性的影響,并通過錐形量熱分析了復(fù)合材料的燃燒行為,通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了炭層的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,少量的ZB對復(fù)合材料有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用,當(dāng)ZB復(fù)配量為10phr時,拉伸強(qiáng)度為15.99Mpa,斷裂伸長率為593%,復(fù)合材料的LOI達(dá)到28.5%,通過UL94 V-0級測試;ZB有助于改善復(fù)合材料200~300℃溫度范圍的熱穩(wěn)定性,不利于400~500℃溫度范圍的熱穩(wěn)定性,ZB的加入能夠提高材料的質(zhì)量殘留率;當(dāng)ZB復(fù)配量為10phr時,總熱釋放量(THR)為128.20MJ/m2,起到很好的抑煙效果;炭層的掃描電鏡(SEM)顯示,少量的ZB能夠使材料形成致密完善的炭層,ZB的加入能夠形成疏松封閉的孔洞結(jié)構(gòu),起到隔絕和吸附的作用。(3)研究了次磷酸鋁(AHP)與IFR在POE復(fù)合材料中的協(xié)同作用,考察了二者的比例及用量對材料的力學(xué)性能和阻燃性能的影響,并進(jìn)行了熱失重分析、錐形量熱分析和SEM分析,確定了最佳的復(fù)配比例。結(jié)果表明,AHP的加入對POE復(fù)合材料的斷裂伸長率影響不大,少量的AHP有一定的補(bǔ)強(qiáng)效果,當(dāng)AHP用量為10~15phr時,復(fù)合材料綜合性能最佳,LOI達(dá)到30.8%,通過UL94 V-0級測試;AHP的加入不利于復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性,但能夠提高材料的質(zhì)量殘留量,促進(jìn)材料的脫水炭化;當(dāng)AHP復(fù)配量為10phr時,復(fù)合材料的熱釋放速率的峰值(p-HRR)為206.22kW/m2,THR為109.20MJ/m2,煙生成總量(TSP)為17.27m2,少量的AHP與IFR復(fù)配有一定的抑煙效果;SEM表明,當(dāng)AHP復(fù)配量為10phr時,形成的炭層致密完善,能夠起到很好的阻隔作用。(4)研究了硅灰石(Wollastonite,Wo)在膨脹阻燃體系及協(xié)同阻燃體系中的作用,考察了其在膨脹阻燃體系中的協(xié)同和填充效果,并對比了改性前后對材料力學(xué)性能和阻燃性能的影響。結(jié)果表明,Wo與IFR在POE中的協(xié)同阻燃作用較差;改性硅灰石能夠提高材料的力學(xué)性能,但不明顯;改性硅灰石填充為10phr時,ZB協(xié)同阻燃體系的力學(xué)性能提高,LOI為27.9%,但UL94測試無等級;在AHP協(xié)同阻燃體系中,改性Wo用量為30phr時,力學(xué)性能最佳,但LOI下降,不能通過UL94 V-0級測試。
【關(guān)鍵詞】：聚烯烴彈性體(POE) 無鹵阻燃 聚磷酸銨 季戊四醇 硅灰石
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM24
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-30
• 1.1 引言13
• 1.2 聚烯烴的燃燒和阻燃機(jī)理13-15
• 1.2.1 隔離膜機(jī)理14
• 1.2.2 自由基捕獲機(jī)理14
• 1.2.3 冷卻機(jī)理14-15
• 1.2.4 協(xié)同作用機(jī)理15
• 1.3 聚烯烴用無鹵阻燃劑15-22
• 1.3.1 金屬氫氧化物15-17
• 1.3.2 磷系阻燃劑17-19
• 1.3.3 氮系阻燃劑19-20
• 1.3.4 硼系阻燃劑20-21
• 1.3.5 硅系阻燃劑21-22
• 1.4 聚烯烴的無鹵阻燃新技術(shù)22-25
• 1.4.1 阻燃劑的表面處理22
• 1.4.2 納米技術(shù)22-23
• 1.4.3 微膠囊化技術(shù)23
• 1.4.4 協(xié)同阻燃技術(shù)23-24
• 1.4.5 膨脹阻燃技術(shù)24-25
• 1.5 聚烯烴電纜料的基體樹脂25-27
• 1.5.1 PE電纜料25
• 1.5.2 PP電纜料25-26
• 1.5.3 EVA電纜料26
• 1.5.4 乙丙橡膠電纜料26
• 1.5.5 POE電纜料26-27
• 1.6 本論文研究目的及主要內(nèi)容27-30
• 1.6.1 本論文研究目的及意義27-28
• 1.6.2 本論文主要研究內(nèi)容28-29
• 1.6.3 本論文的創(chuàng)新之處29-30
• 第二章 膨脹阻燃POE的制備與性能研究30-42
• 2.1 引言30-31
• 2.2 實驗部分31-32
• 2.2.1 主要原料31
• 2.2.2 主要儀器及設(shè)備31
• 2.2.3 試樣制備31
• 2.2.4 性能測試與表征31-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-40
• 2.3.1 APP/PER阻燃PO E復(fù)合材料的力學(xué)性能32-33
• 2.3.2 APP/PER阻燃PO E復(fù)合材料的阻燃性能33-35
• 2.3.3 APP/PER阻燃PO E復(fù)合材料的TG-DTG分析35-38
• 2.3.4 錐形量熱分析38-40
• 2.4 本章小結(jié)40-42
• 第三章 ZB協(xié)同膨脹阻燃POE的制備與性能研究42-57
• 3.1 引言42
• 3.2 實驗部分42-44
• 3.2.1 主要原料42-43
• 3.2.2 主要儀器及設(shè)備43
• 3.2.3 試樣制備43
• 3.2.4 性能測試與表征43-44
• 3.3 結(jié)果與討論44-55
• 3.3.1 ZB協(xié)同膨脹阻燃POE復(fù)合材料的力學(xué)性能44-45
• 3.3.2 ZB協(xié)同膨脹阻燃POE復(fù)合材料的阻燃性能45-47
• 3.3.3 不同阻燃劑用量對POE復(fù)合材料性能的影響47
• 3.3.4 ZB協(xié)同膨脹阻燃POE復(fù)合材料的TG-DTG分析47-49
• 3.3.5 錐形量熱分析49-52
• 3.3.6 SEM分析52-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第四章 AHP協(xié)同膨脹阻燃POE的制備與性能研究57-73
• 4.1 引言57-58
• 4.2 實驗部分58-59
• 4.2.1 主要原料58
• 4.2.2 主要儀器及設(shè)備58
• 4.2.3 試樣制備58
• 4.2.4 性能測試與表征58-59
• 4.3 結(jié)果與討論59-71
• 4.3.1 AHP協(xié)同膨脹阻燃POE復(fù)合材料的力學(xué)性能59-61
• 4.3.2 AHP協(xié)同膨脹阻燃POE復(fù)合材料的阻燃性能61-62
• 4.3.3 不同阻燃劑用量對POE復(fù)合材料性能的影響62-63
• 4.3.4 AHP協(xié)同膨脹阻燃POE復(fù)合材料的TG-DTG分析63-64
• 4.3.5 錐形量熱分析64-68
• 4.3.6 SEM分析68-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 第五章 硅灰石改性阻燃POE的性能研究73-85
• 5.1 引言73
• 5.2 實驗部分73-75
• 5.2.1 主要原料73-74
• 5.2.2 主要儀器與設(shè)備74
• 5.2.3 試樣制備74
• 5.2.4 性能測試與表征74-75
• 5.3 結(jié)果與討論75-84
• 5.3.1 硅灰石協(xié)同膨脹阻燃POE的性能75-77
• 5.3.2 硅灰石填充膨脹阻燃POE的性能77-80
• 5.3.3 改性硅灰石在協(xié)同阻燃體系中的應(yīng)用80-84
• 5.4 本章小結(jié)84-85
• 結(jié)論85-87
• 參考文獻(xiàn)87-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果95-96
• 致謝96-97
• 附件97

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