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阻燃级发泡聚苯乙烯树脂的研究

窦家林  
【摘要】:可发性聚苯乙烯由于其优良的性能而得到了越来越广泛的应用。本文通过设计多次苯乙烯悬浮聚合实验,考察了复合分散剂的用量与配比对聚苯乙烯珠粒的粒径及其分布的影响规律,引发剂种类与用量对聚苯乙烯分子量及其分布的影响,以及聚合温度、搅拌转速、水油比、杂质等因素对悬浮聚合的影响,表征了聚合物分子量与分子量分布,结果表明:复合分散剂总量为苯乙烯单体(St)的0.24%左右,TCP:HEC=1:1, BPO/St为0.8%,水/St为2-3(均为质量比),搅拌转速为350 r/min,聚合温度为90±1℃,所制得的PS珠粒粒径大小适中,分布集中,6-26目珠粒含量高达95.68%,其中8-20目含量达到84.93%,珠粒透明度良好,产率高达98.96%。 本文在采用传统的自由基引发剂-过氧化二苯甲酰引发聚合的基础上,又采用了另外两种双官能团引发剂-1,1双(叔丁基过氧基)环己烷和2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷引发了苯乙烯的悬浮聚合。通过比较,探讨了双官能团引发剂对聚苯乙烯悬浮聚合的影响,尤其是对聚合物相对分子质量的影响。研究结果表明:采用双官能团引发剂大大的提高了聚苯乙烯的分子量,数均分子量可高达63.2×104,为以后通过悬浮聚合制备优良力学性能的EPS制品和扩展EPS的应用范围提供了基础。 本文还采用两步法制备含有发泡剂的聚苯乙烯珠粒,阻燃剂添加工艺为聚合阶段添加,然后通过浸渍、预发泡、熟化、模压成型制备了阻燃级可发性聚苯乙烯泡沫制品。通过设计不同阻燃剂种类和含量的对比实验,研究其对聚苯乙烯发泡制品阻燃性能的影响,结果表明:当阻燃剂HBCD含量占单体4.3%以上时,EPS材料具有良好的阻燃性能,自熄时间为2秒以内;当HBCD/Sb2O3在3:1~4:1之内时,材料的自熄时间小于2s,特别地当HBCD/Sb2O3=3.5:1时,材料具有最佳阻燃性能;在HBCD和Sb203总含量不变的条件下,随着无机阻燃剂Al(OH)3/Mg(OH)2/P含量的增加,EPS制品的自熄时间显著下降,当其含量超过3.0%时,材料已经达到难燃级别。 本文还对聚合物进行了结构表征和热分析,并测试了EPS制品弯曲和压缩性能以及其他相关测试,通过研究得出发泡倍率高的EPS泡沫制品的抗弯曲性能和抗压缩性能比发泡倍率低的EPS制品要差。


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