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《四川大学》 2007年
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可膨胀石墨填充聚丙烯复合材料的结构与性能

蒋舒  
【摘要】: 聚丙烯(PP)一直是有机高分子合成材料最重要的产品,但PP的氧指数低,容易燃烧,且燃烧速率快,发热量高,并伴有熔滴现象,容易引起火灾,限制了其在实际中的广泛应用。尽管对填充型阻燃剂改性PP已经有不少研究,并取得了很大进展。但是绝大部分阻燃剂的加入都会破坏PP的力学性能。本研究工作针对以上问题,采用新型阻燃剂可膨胀石墨,考察了其对PP阻燃性能,力学性能和熔融结晶等方面的影响,将主要结论归结为以下几点: 可膨胀石墨是一种经硫酸和硝酸插层后的石墨,和普通石墨有类似的晶体结构。每一层中,EG靠碳原子的共价键作用。层与层之间靠范德华力作用。膨胀后的EG粒子有许多空隙,该空隙是由于石墨碳层间被高温膨胀爆破所致。经过高混机混合后,由于机械力的作用,石墨粒子的平均粒径和平均面积都有明显减小,层数也变为得很小,甚至单层。 压制成型的EG/PP复合材料阻燃性能优于注射成型。分析其机理,由于燃烧后的膨胀石墨粒子作为燃烧样品的物理阻隔层,隔绝氧气和燃烧的样品基体,从而达到阻燃的目的。压制成型试样在加工过程中所受剪切作用较小,石墨的层状结构保留较完整,所以有足够的膨胀倍率,能较多的覆盖样品的表面,从而达到阻燃的目的;而对于注射成型试样而言,由于加工过程中所受剪切作用较大,石墨的层状结构保留很不完整,所以膨胀倍率较小,燃烧后产生的膨胀石墨粒子较小,不足以覆盖样品表面,最终导致PP的阻燃性能较差。 EG/PP复合材料的冲击性能随着EG含量的增加先升高后降低。在5%时出现最大值。体系的拉伸强度也随着EG含量的增加而缓慢降低。体系的模量随EG的含量增加呈上升趋势。将EG/PP试样退火后,体系的冲击性能有较大提高,并且随着EG含量的增加,同样有一个先升高后降低的过程。 加入EG粒子以后,PP晶片厚度变化不大,但更均匀,结晶的均匀性略有提高。EG粒子还有成核剂的作用,使PP从均相成核过程转变为异相成核过程,结晶时间大大缩短,形成的α球晶尺寸大大降低。退火后,PP和PP/EG体系的晶体结构都有一定程度的完善,晶片厚度有一定的增加,熔点升高。在EG/PP体系芯层,发现了少量的β晶。可以认为在注射过程中,EG的存在诱导了β晶的生成。但由于β晶的生成还和过冷度密切相关,因此在示差扫描量热仪(DSC)中退火后,β晶消失了。EG/PP体系在退火后冲击强度大幅上升,并非β晶增加造成,可能是退火消除了试样内应力,使体系的晶体结构更加完善所至。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB332

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【引证文献】
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