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化学膨胀阻燃EVA体系性能与阻燃机制研究

2020-11-29阅读(883)

化学膨胀阻燃EVA体系性能与阻燃机制研究

论文摘要

本文依据化学膨胀阻燃机理，设计了三组典型的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）化学膨胀阻燃体系。重点研究了阻燃剂种类及用量对EVA膨胀阻燃体系阻燃性能、力学性能和加工流动性能的影响；通过光学显微镜和SEM等手段分析和表征了不同种类的阻燃剂对体系的膨胀层和炭层结构的影响；运用FT-IR、TG和模拟燃烧环境等方式对体系的阻燃机理进行了研究。主要结论如下：以三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）为气源阻燃剂的EVA/MCA膨胀阻燃体系，MCA使体系的LOI数值和垂直燃烧测试等级得到提高，当MCA用量为80份时，LOI数值达到25%，垂直燃烧测试达到FV-0级，体系改性成为难燃材料。MCA提高了体系的屈服强度，降低了体系的韧性能和断裂强度，使体系的加工流动性能降低。通过光学显微镜和SEM对燃烧试样膨胀层和炭层分析表明，随着MCA用量的增加，膨胀层横截面凹凸不平程度提高，空洞数量增多，孔径变大，炭层覆盖和致密程度得到提高，说明MCA是有效的气源组分，并且具有促进炭物质生成的功能。以氢氧化镁（MH）和MCA为双气源阻燃剂的EVA/MH/MCA膨胀阻燃体系，MCA提高了体系垂直燃烧测试等级，使LOI数值略有降低，改善因MH的填加而导致的力学性能和加工流动性能的下降。通过光学显微镜对燃烧试样膨胀层分析表明，MH和MCA作为双气源组分，在气体释放过程及速率方面具有良好的协同作用。通过SEM对燃烧试样炭层分析表明，MCA促进体系产生具有良好阻隔作用的炭层。通过TG分析表明，MCA和MH在提高体系热稳定性方面具有协同作用，两者的填加降低了体系的热分解速率，提高了体系的残炭量。以MCA为气源阻燃剂，聚磷酸胺（APP）为酸源阻燃剂的EVA/MCA/APP阻燃体系，APP有效提高了体系的LOI数值和垂直燃烧测试等级，增加了体系的韧性和模量，降低了体系的加工流动性能。通过光学显微镜和SEM对燃烧试样膨胀层和炭层分析表明，MCA是有效的气源组分，APP作为酸源能够促使体系产生具有良好阻隔作用的泡沫状炭层。通过FT-IR分析表明，体系燃烧时发生了炭化脱水现象。通过对模拟燃烧实验后的燃烧残余物分析表明，APP用量的增加使炭层经历了由黄褐色焦炭层转变成灰白色炭层最终转变成黑色粘稠炭层的过程，说明APP的填加提高了体系快速炭化的能力，从而提高了体系的阻燃性能。通过对三组典型的化学膨胀阻燃体系的阻燃性能对比表明，EVA/MCA/APP体系由于组源齐备，组源具有良好的功能，因此形成良好的化学膨胀阻燃体系。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 高聚物燃烧的危害
  • 1.2.1 聚合物燃烧对生命的危害
  • 1.2.2 聚合物燃烧对环境和健康的危害
  • 1.3 EVA 阻燃研究现状
  • 1.3.1 世界聚合物阻燃研究现状
  • 1.3.2 化学膨胀阻燃研究现状
  • 1.3.2.1 气源/炭源复配化学膨胀阻燃体系研究
  • 1.3.2.2 炭源/酸源复配化学膨胀阻燃体系研究
  • 1.3.2.3 双炭源复配化学膨胀阻燃体系研究
  • 1.3.2.4 双气源复配化学膨胀阻燃体系研究
  • 1.3.2.5 三源复配化学膨胀阻燃体系研究
  • 1.3.3 无机填充型阻燃研究现状
  • 1.3.3.1 无机填充型阻燃剂超细化研究
  • 1.3.3.2 无机填充型阻燃剂表面改性研究
  • 1.3.3.3 无机填充型复配高效阻燃剂研究
  • 1.3.4 其它方式阻燃研究现状
  • 1.3.4.1 物理膨胀阻燃研究现状
  • 1.3.4.2 纳米材料阻燃研究现状
  • 1.3.4.3 电子束辐射阻燃研究现状
  • 1.3.4.4 卤素阻燃研究现状
  • 1.4 EVA 阻燃机理
  • 1.4.1 化学膨胀阻燃机理
  • 1.4.2 无机填充型阻燃机理
  • 1.4.3 其它方式阻燃机理
  • 1.4.3.1 物理膨胀阻燃机理
  • 1.4.3.2 纳米材料阻燃机理
  • 1.4.3.3 电子束辐照阻燃机理
  • 1.4.3.4 卤素阻燃机理
  • 1.5 论文的研究目的、意义和创新之处
  • 1.5.1 研究目的
  • 1.5.2 研究内容
  • 1.5.3 研究创新
  • 第二章 实验部分
  • 2.1 实验主要原料和助剂
  • 2.2 实验仪器和设备
  • 2.3 EVA 复合膨胀阻燃体系制备
  • 2.4 试样性能测试方法
  • 2.4.1 燃烧性能测试
  • 2.4.2 力学性能测试
  • 2.4.3 加工流动性能测试
  • 2.5 结构表征及测试
  • 2.5.1 光学显微镜测试
  • 2.5.2 SEM 测试
  • 2.5.3 FT-IR 测试
  • 2.5.4 热失重测试
  • 第三章 结果讨论
  • 3.1 EVA/MCA 二元复合膨胀阻燃体系性能与阻燃机制研究
  • 3.1.1 EVA/MCA 体系燃烧性能研究
  • 3.1.2 EVA/MCA 体系阻燃机制研究
  • 3.1.2.1 EVA/MCA 体系膨胀层结构分析
  • 3.1.2.2 EVA/MCA 体系炭层结构分析
  • 3.1.3 EVA/MCA 体系力学性能研究
  • 3.1.4 EVA/MCA 体系加工流动性能研究
  • 3.2 EVA/MH/MCA 三元复合膨胀阻燃体系性能与阻燃机制研究
  • 3.2.1 EVA/MH/MCA 体系燃烧性能研究
  • 3.2.2 EVA/MH/MCA 体系阻燃机制研究
  • 3.2.2.1 EVA/MH/MCA 体系膨胀层结构分析
  • 3.2.2.2 EVA/MH/MCA 体系炭层结构分析
  • 3.2.2.3 EVA/MH/MCA 体系热失重分析
  • 3.2.3 EVA/MH/MCA 体系力学性能
  • 3.2.4 EVA/MH/MCA 体系加工流动性能研究
  • 3.3 EVA/MCA/APP 三元复合膨胀阻燃体系性能与阻燃机制研究
  • 3.3.1 EVA/MCA/APP 体系配方设计
  • 3.3.2 EVA/MCA/APP 体系燃烧性能研究
  • 3.3.3 EVA/MCA/APP 体系阻燃机制研究
  • 3.3.3.1 EVA/MCA/APP体系膨胀层结构分析
  • 3.3.3.2 EVA/MCA/APP 体系炭层结构分析
  • 3.3.3.3 EVA/MCA/APP 体系红外光谱分析
  • 3.3.4 EVA/MCA/APP 体系力学性能研究
  • 3.3.5 EVA/MCA/APP 体系加工流动性能研究
  • 3.3.6 EVA/MCA/APP 体系燃烧残余物分析
  • 第四章 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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