阻燃剂的复配及其在聚甲醛中的应用

论文摘要

本文先通过包覆技术将TPU与SiO2共混制成复合增韧剂,并通过阻燃剂的复配制得了复合阻燃剂,然后用物理共混的方法在双辊混炼机上进行共混,制得了阻燃性能优异,综合力学性能优良的阻燃聚甲醛,并研究了其阻燃增韧机理,取得以下研究成果：1.将无卤阻燃剂MCA、MPOP、A1（OH）3、微胶囊化红磷（RP）分别与聚甲醛进行共混,考察了阻燃剂的量不同对聚甲醛力学性能、燃烧性能的影响。研究发现微胶囊化红磷和MCA阻燃效果较好。2.以微胶囊化红磷（RP）为主阻燃剂,三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）为辅助阻燃剂的复合阻燃剂阻燃聚甲醛,研究了两者的配比、用量不同对聚甲醛性能影响。当两者比例为1：1时,阻燃效果最佳,复合阻燃剂用量越多,其极限氧指数（LOI）越大,当阻燃剂用量60份时,氧指数（LOI）可达34%。3.采用两步法,先将热塑性弹性体TPU与纳米SiO2共混制成复合增韧剂,再将POM与复合增韧剂在双辊混炼机上共混,制成POM复合增韧材料来提高POM的冲击性能。结果表明：添加复合增韧剂的聚甲醛材料比未添加复合增韧剂材料的拉伸、冲击强度都有较大提高。当POM/TPU/nano-SiO2为100/10/1的情况下,POM复合材料的拉伸强度为63.3MPa,冲击强度为27.4KJ/m2,分别比纯POM提高了20%、175%,综合性能达到最佳。4.将复合阻燃剂、复合增韧剂与POM共混,制得POM阻燃材料。阻燃剂分子均匀的分散于聚氨酯分散相中,解决了阻燃剂分子与POM相容性差、材料力学性能下降等难题。复合材料的氧指数达到了26.3%,冲击强度为10.1KJ/m2,拉伸强度为46.5KPa,其综合性能达到最佳。偏光显微镜和DSC分析表明材料的晶粒尺寸大幅减小,结晶度上升,材料熔点升高。热失重分析表明,复合体系的分解温度提前,残炭量提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 聚甲醛概述
• 1.1.1 聚甲醛结构及性质
• 1.1.2 聚甲醛的发展现状
• 1.1.3 聚甲醛的应用
• 1.2 聚甲醛的阻燃研究进展
• 1.2.1 阻燃机理
• 1.2.2 阻燃体系
• 1.2.2.1 金属氢氧化物
• 1.2.2.2 红磷
• 1.2.2.3 氮系阻燃剂
• 1.2.2.4 膨胀阻燃剂
• 1.2.2.5 其他阻燃体系
• 1.3 聚甲醛增韧的研究
• 1.3.1 无机纳米粒子增韧
• 1.3.2 热塑性聚氨酯（TPU）
• 1.3.3 其他增韧体系
• 1.4 聚甲醛的其他研究
• 1.4.1 POM耐磨改性的研究
• 1.4.2 耐候性
• 1.4.3 热稳定性
• 1.5 本论文研究的主要目的及内容
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 本论文研究特色
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要设备及原料
• 2.1.1 主要原料
• 2.1.2 主要设备
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 原料的预处理
• 2.2.2 试样的制备
• 2.2.2.1 POM/阻燃剂复合阻燃材料的制备
• 2.2.2.2 POM/不同复合阻燃剂的复合阻燃材料的制备
• 2.2.2.3 POM/TPU的复合材料
• 2.2.2.4 POM/纳米粒子复合材料
• 2复合增韧材料的制备'>2.2.2.5 POM/纳米粒子/SIO₂复合增韧材料的制备
• 2.2.2.6 POM/复合阻燃剂/复合增韧剂的复合材料的制备
• 2.2.3 性能测试
• 2.2.3.1 氧指数
• 2.2.3.2 垂直燃烧
• 2.2.3.3 抗冲击强度
• 2.2.3.4 拉伸强度
• 2.2.3.5 偏光显微镜分析
• 2.2.3.6 熔指数融测定
• 2.2.3.7 扫描电镜分析（SEM）
• 2.2.3.8 差热分析（DSC）
• 2.2.3.9 热失重分析（TG）
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 POM/阻燃剂复合材料的研究
• 3.1.1 POM/RP复合材料
• 3.1.1.1 RP用量不同对POM燃烧性能的影响
• 3.1.1.2 RP用量不同对POM力学性能的影响
• 3.1.1.3 RP阻燃剂的加入对材料热稳定性的影响
• 3.1.2 POM/MCA复合材料
• 3.1.2.1 MCA用量不同对POM燃烧性能的影响
• 3.1.2.2 MCA用量不同对POM力学性能的影响
• 3.1.3 POM/MPOP复合材料
• 3.1.3.1 MPOP用量不同对POM燃烧性能的影响
• 3.1.3.2 MPOP用量不同对POM性能的影响
• 3复合材料'>3.1.4 POM/AL（OH）₃复合材料
• 3用量不同对POM燃烧性能的影响'>3.1.4.1 AL（OH）₃用量不同对POM燃烧性能的影响
• 3用量不同对POM力学性能的影响'>3.1.4.2 AL（OH）₃用量不同对POM力学性能的影响
• 3.1.5 POM/红磷/MCA复合材料
• 3.1.5.1 POM/红磷/MCA复合材料的阻燃性能
• 3.1.5.2 POM/红磷/MCA复合材料的力学性能
• 3.2 POM/增韧剂复合材料的研究
• 3.2.1 POM/TPU复合材料
• 3.2.2 POM/纳米粒子复合材料
• 2材料'>3.2.3 POM/TPU/NANO-SIO₂材料
• 2材料的力学性能'>3.2.3.1 POM/TPU/NANO-SIO₂材料的力学性能
• 2材料的加工性能'>3.2.3.2 POM/TPU/NANO-SIO₂材料的加工性能
• 3.2.3.3 偏光显微镜分析
• 3.2.3.4 热失重分析
• 3.2.3.5 扫描电镜分析
• 3.2.3.6 差热分析
• 3.3 POM/阻燃剂/增韧剂复合材料的研究
• 3.3.1 阻燃剂/增韧剂用量不同对复合材料阻燃性能的影响
• 3.3.2 阻燃剂/增韧剂用量不同对复合材料力学性能的影响
• 3.3.3 POM/复合阻燃剂/复合增韧剂复合材料的加工性能
• 3.3.4 偏光显微镜分析
• 3.3.5 扫描电镜分析
• 3.3.6 差热分析
• 3.3.7 热失重分析
• 3.3.8 流变性能
• 3.3.8.1 剪切速率对体系的粘度的影响
• 3.3.8.2 粘流活化能
• 3.3.8.3 非牛顿指数
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 作者攻读硕士期间发表的论文