阻燃抗静电聚氨酯弹性体的制备及性能研究

【摘要】：聚氨酯弹性体因其优异的性,能被广泛应用于工业生产的各个领域。然而,随着社会的发展,对聚氨酯,弹性体性能的要求越来越严格。由于聚氨酯弹性体为绝缘材料,材料在使用过程中产生的静电不利于扩散,从而导致电荷积累、电击,甚至引发火灾。同时聚氨酯弹性体的阻燃性较差,极限氧指数只有18%左右,增加了火灾发生的几率。因此,对聚氨酯弹性体阻燃抗静电的改性变得越来越重要。本课题主要研究聚醚型聚氨酯弹性体的阻燃和抗静电的改性。首先采用半预聚物法制备聚氨酯弹性体,系统地研究了软段多元醇的结构及用量、异氰酸根含量、扩链剂种类对聚醚型聚氨酯弹性体的性能的影响。其次,在此基础上对聚氨酯弹性体进行阻燃性和抗静电性的改性,探究阻燃,剂及抗静电剂对聚,醚型聚氨酯弹性体性能的影响。研究结果如下:1.软段多元醇为聚四氢呋喃醚二醇的聚氨酯弹性体的拉伸强度等力学性能优于其他聚醚二元醇作软段的弹性体。弹性体预聚物中异氰酸根含量增加可以提高聚醚型聚氨酯弹性体的硬,度、拉伸强度、撕裂强度、磨耗等性能;增加材料的储能模量,低温下异氰酸根含量增加损耗因子减小,高温下损耗因子随异氰酸根含量增加而增加。在醇类扩链剂(BDO、TMP、DEG、MPD)扩链的聚氨酯弹性体中,BDO和DEG扩链得到的聚氨酯弹性体力学性能较好,MPD扩链得到的聚氨酯弹性体力学性能次之,TMP扩链得到的聚氨酯弹性体力学性能最差。2.当阻燃剂单独使用时,能显著提高弹性体极限氧指数的阻燃剂有DPK、三聚氰胺、膨胀石墨。但都存在不足之处:DPK流涎严重,膨胀石墨对力学性能影响较大,三聚氰胺对氧指数的增幅最小。阻燃剂并用体系中,DPK/MA/EG体系效果最好,能够在材料较高的力学性能保持率的情况下获得较低的热释放速率和生烟速率,并且延迟材料的点燃时间,不足之处是只能制作黑色制品;DPK/MA体系也能获得较好的阻燃效果,可以制作其他颜色的制品。3.不同抗静电剂的加入会使聚氨酯弹性体的力学性能变差。抗静电剂GL-SN、DE-8A、碳纳米管都能使聚氨酯弹性体获得良好的抗静电效果,导电炭黑因为增大材料黏度影响加工性无法加入太多量,抗静电效果较差。随着时间的推移,碳纳米管改性的聚氨酯弹性体的抗静电性能很好地保持,DE-8A、GL-SN改性的弹性体的抗静电性会变差。4.抗静电剂因其加入量较小,对弹性体的阻燃性影响较小。碳纳米管能略微增加弹性体的极限氧指数,减缓热释放速率,提高弹性体的阻燃性,DE-8A对阻燃基本无影响。DPK/MA/EG阻燃体系与碳纳米管有协效作用,既能改善聚氨酯弹性体的阻燃性,也能降低弹性体的表面电阻和体积电阻。阻燃剂对DE-8A的抗静电效果影响较大,阻燃剂的加入使得同样DE-8A加入量的聚氨酯弹性体的表面电阻和体积电阻增大。