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《河南科技大学》 2018年
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含有氢氧化镁的微胶囊阻燃剂的合成及在EVA中的应用

郭迎宾  
【摘要】:氢氧化镁(MH)因具有阻燃、抑烟、填充等功能以及不产生二次污染、热稳定性好、价格低廉等优点,被广泛应用于高分子材料的阻燃改性,是目前公认的环境友好型的无卤阻燃剂。然而,常规方法制备的MH存在着极性大、亲水性强、与树脂基体相容性差、易团聚、阻燃效率低、添加量大等缺点。对MH进行改性研究,是提高其阻燃效率的重要手段。本论文首先以4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和三聚氰胺(MEL)为原料,分别以MH以及MH和红磷(RP)的混合物(MHRP)为芯材,采用原位聚合方法制备出含有MH的微胶囊阻燃剂,用多种手段表征了微胶囊阻燃剂的结构与性能。然后,以EVA树脂为基体,制备出EVA/MMH和EVA/M[MHRP]复合材料,研究了复合材料的阻燃性能和阻燃机理。此外,在EVA/M[MHRP]复合材料中分别引入碳纳米管(CNT)和玻纤(GF),研究了其对复合材料阻燃性能的影响。具体研究内容及结论如下:1.以MDI和MEL为原料,分别以MH和(MHRP)为芯材,采用原位聚合法制备出微胶囊氢氧化镁(MMH)和氢氧化镁与红磷共微胶囊(M[MHRP])。利用SEM、FTIR、EDS、TGA、水溶解性实验等手段表征了微胶囊的结构与性能。结果表明:通过原位聚合法可成功合成出以聚脲树脂为壁材,以MH或(MHRP)为芯材的微胶囊。微胶囊包覆改性后,提高了阻燃剂的热稳定性、分散性,降低了亲水性。2.以EVA树脂为基体,采用熔融共混方法制备了一系列EVA/MMH和EVA/M[MHRP]复合材料,通过垂直燃烧、极限氧指数(LOI)、SEM、锥形量热仪(Cone)实验、酸处理等方法研究了不同复合材料的阻燃性能和阻燃机理。结果表明:微胶囊包覆能明显提高阻燃剂的阻燃效率,减少阻燃剂的添加量,促进EVA树脂在燃烧过程中形成更加稳定的炭层,制备出的复合材料具有优异的耐酸性和良好的阻燃性能。同时,采用一步法制备共微胶囊,可减少复合材料加工时添加阻燃剂的次数,简化工艺过程,有利于更好地发挥MH和RP二者之间的协同阻燃效应。3.采用熔融共混法,在EVA/M[MHRP]复合材料中分别引入不同含量的CNT和GF,通过垂直燃烧、LOI和Cone等方法研究了复合材料的阻燃性能与机理。结果表明:CNT与M[MHRP]共微胶囊具有良好的协同阻燃效应,加入很少量CNT即可明显降低EVA/M[MHRP]复合材料的热量和烟的释放,提高复合材料燃烧残余物质量和火灾性能指数,具有很好的阻燃抑烟性能。当EVA/M[MHRP]/CNT质量比为65/32/3时,LOI数值为30.1%,复合材料的综合性能较好,且成本较低。加入适量GF能够保持EVA/M[MHRP]复合材料的垂直燃烧级别为V-0级,不会出现“烛芯效应”。同时,EVA/M[MHRP]复合材料的热量和烟的释放显著降低,燃烧时间延长,燃烧残余物质量和火灾性能指数大幅度提高,具有很好的阻燃抑烟性能。此外,添加GF后,复合材料的拉伸强度有所提高,起到了一定的增强效果。当GF添加量为10 wt%时,复合材料的综合性能最佳。
【学位授予单位】:河南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ314.248;TQ325.5

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