无卤阻燃PC/ABS合金的研究

论文摘要

无卤阻燃PC/ABS合金以其优异的力学性能、光滑的外观及在阻燃时无毒、低烟的环境友好性而在社会实践中得到了广泛的应用。然而,常见的无卤阻燃剂对于PC/ABS合金材料而言阻燃效率低,材料力学性能恶化严重,燃烧时易产生材料的熔融物滴落,从而阻碍了无卤阻燃PC/ABS合金材料的应用。鉴于此,本研究利用ABS及其它助剂对PC进行复合改性,提高了PC/ABS合金的力学性能,并在此基础上加入无卤阻燃剂,实现了对PC/ABS合金的无卤阻燃,并考察了其力学性能。首先,采用PC与ABS直接进行共混,通过改变PC和ABS的种类及它们之间的不同比例,考察了PC/ABS合金材料的力学性能和耐热性能,确定了PC和ABS的种类及较合适的比例,并探讨了工艺条件对PC/ABS合金性能的影响。研究表明:流动性相近的PC与ABS共混时,PC/ABS质量比为70/30的共混比例是一个较为合适的比例,此时,PC/ABS合金材料既具有PC的强度和耐热性,又具有ABS的流动性,同时,PC的应力开裂已基本消除,材料具有较高的性价比,PC/ABS合金体系表现出协同增韧效应,材料的韧性有所增加。其次,采用热分析和扫描电镜直接观察的方法,考察了PC和ABS间的相容性,并用甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物(MBS)对其进行了增容增韧改性。研究表明:PC与ABS具有一定的部分相容性,MBS与PC和ABS都有较好的相容性,加入MBS可以明显提高PC和ABS的相容性,并对PC/ABS合金具有较好的增韧作用。MBS对PC/ABS的增韧机理主要是粒子的空洞化引发基体的剪切屈服吸收冲击能量。再次,采用氧指数法和水平垂直燃烧法,考察了常见几种无卤阻燃剂对PC/ABS合金阻燃性能影响。研究表明:对于PC/ABS合金而言,磷酸三苯酯(TPP)和四苯基双酚A型二磷酸酯(BDP)按质量比为3∶2的比例复配,具有协同阻燃作用,是一种较为合适的复配阻燃剂,在阻燃PC/ABS的同时,可以维持材料具有较好的耐热性能。加入少量的聚四氟乙烯,可以有效的防止PC/ABS合金在燃烧时产生熔融物滴落,而且还能提高合金材料的阻燃性能。最后,对无卤阻燃PC/ABS合金配方体系进行了优化,考察了复合配方体系中主要成分对复合材料力学性能的影响。研究表明:适当的MBS和复配阻燃剂既可以使复合材料具有较好的韧性、刚性,又有较好的阻燃性和耐热性能。加入少量经铝酸酯偶联剂活化的滑石粉可以提高复合材料的尺寸稳定性。本文研制的无卤阻燃PC/ABS合金材料以其低烟、无毒、环保的特点和优良的力学性能而具有较好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 PC/ABS 合金的发展状况
• 1.2.1 国外 PC/ABS 合金的发展状况
• 1.2.2 我国 PC/ABS 合金的发展状况
• 1.3 PC/ABS 合金的相容性研究进展
• 1.3.1 聚合物共混体系的界面与增容
• 1.3.2 PC/ABS 共混体系的相容性
• 1.3.3 PC/ABS 合金相容性的研究进展
• 1.4 高分子材料阻燃技术的研究进展
• 1.4.1 高分子材料的燃烧过程
• 1.4.2 高分子材料阻燃的必要性
• 1.4.3 高分子复合改性材料的阻燃机理
• 1.4.4 高分子材料的卤系阻燃技术
• 1.4.5 高分子材料无卤阻燃技术发展的迫切性
• 1.4.6 RoHS 和WEEE 两个指令简介
• 1.4.7 高分子材料无卤阻燃技术的发展
• 1.4.8 无卤阻燃高分子材料的展望
• 1.5 目的和意义
• 1.6 主要研究内容
• 1.6.1 PC/ABS 合金相容性的研究
• 1.6.2 PC/ABS 合金环保型阻燃性的研究
• 第2章 试样的制备及性能的测试与表征
• 2.1 实验
• 2.1.1 主要实验原料及仪器
• 2.1.2 试样的制备
• 2.2 试样性能测试及表征
• 2.2.1 材料冲击性能的测试
• 2.2.2 材料拉伸性能的测试
• 2.2.3 材料弯曲性能的测试
• 2.2.4 材料氧指数的测试
• 2.2.5 材料燃烧等级的测试
• 2.2.6 材料加工流动性的测试
• 2.2.7 材料尺寸稳定性的测试
• 2.2.8 材料断面形貌的扫描电镜分析
• 2.2.9 材料示差扫描量热分析
• 2.2.10 材料的热失重分析
• 第3章 PC/ABS 共混的研究
• 3.1 PC 种类的影响
• 3.2 ABS 种类的影响
• 3.3 PC/ABS 合金比例的影响
• 3.3.1 合金比例对拉伸强度的影响
• 3.3.2 合金比例对弯曲强度的影响
• 3.3.3 合金比例对简支梁冲击强度的影响
• 3.3.4 合金比例对热变形温度的影响
• 3.3.5 PC/ABS 合金比例的确定
• 3.4 工艺条件的影响
• 3.4.1 原料水分的影响
• 3.4.2 挤出温度的影响
• 3.4.3 螺杆转速的影响
• 3.5 小结
• 第4章 PC/ABS 合金相容性的研究
• 4.1 PC/ABS 的相容性
• 4.2 PC/ABS 的增容改性
• 4.2.1 MBS 的结构
• 4.2.2 MBS 对冲击性能的影响
• 4.2.3 MBS 对拉伸和弯曲性能的影响
• 4.3 MBS 与PC/ABS 的相容性
• 4.4 MBS 对相畴结构的影响
• 4.5 MBS 的增韧机理
• 4.6 小结
• 第5章 PC/ABS 合金阻燃性的研究
• 5.1 PC/ABS 合金的阻燃性
• 5.2 水合金属化合物的阻燃作用
• 5.2.1 氢氧化铝的阻燃作用
• 5.2.2 氢氧化镁的阻燃作用
• 5.3 聚磷酸铵的阻燃作用
• 5.4 红磷阻燃母料的阻燃作用
• 5.5 磷酸酯的阻燃作用
• 5.6 阻燃剂种类的确定
• 5.7 BDP 对耐热性能的影响
• 5.8 TPP 的阻燃作用
• 5.9 阻燃剂的复配及其协同效应
• 5.10 阻燃剂用量对阻燃性的影响
• 5.11 复配阻燃剂的阻燃机理
• 5.12 小结
• 第6章 无卤阻燃PC/ABS 合金的力学性能
• 6.1 MBS 对复合材料力学性能的影响
• 6.2 复配阻燃剂对复合材料力学性能的影响
• 6.3 滑石粉对复合材料力学性能的影响
• 6.4 无卤阻燃PC/ABS 合金材料的综合性能
• 6.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录