無鹵阻燃彈性體的制備與性能及阻燃機理研究.pdf

1、本文通過對Casico新概念膨脹型阻燃體系的研究制備及使用氫氧化物、化學(xué)膨脹型阻燃劑對三元乙丙橡膠(EPDM)進行阻燃改性較為系統(tǒng)地研究了橡膠(彈性體)的無鹵阻燃機理,揭示了各主要因素對阻燃彈性體材料性能的影響規(guī)律,為后續(xù)工作提供幫助。
　　 本文研究了無機氫氧化物的種類及用量、阻燃協(xié)效劑、炭黑和增塑劑等對三元乙丙橡膠力學(xué)性能和燃燒特性的影響,并分析了燃燒產(chǎn)物的形貌,揭示了它們在EPDM燃燒過程中的作用。結(jié)果表明,氫氧化物吸熱分

2、解脫水是其進行阻燃的主要原因;高填充氫氧化物的三元乙丙橡膠適用于制備低煙無鹵阻燃橡膠材料,但阻燃橡膠的力學(xué)性能較低。阻燃協(xié)效劑(紅磷和硼酸鋅)可有效促進成炭,提升材料的阻燃性能,但增大了發(fā)煙量。填充炭黑可大幅提升橡膠材料的力學(xué)性能和輕微改善阻燃性能;填充適量的石蠟油對橡膠材料的力學(xué)性能沒有明顯影響,但是不利于阻燃,助燃行為突出。通過該種阻燃技術(shù)所制備的可擠出成型的無鹵阻燃密封條性能優(yōu)異,最優(yōu)配方可以實現(xiàn)硬度75±3,拉伸強度接近8MPa

3、,氧指數(shù)大于32％,擠出性能按ASTM D2230分級系統(tǒng)B評價可達到9A以上。
　　 本論文采用復(fù)合型膨脹阻燃劑NP430對EPDM進行阻燃改性,研究了基體中的外加酸源和外加碳源、阻燃劑NP430、增塑劑石蠟油以及多種補強填料對EPDM阻燃性能的影響,探討了膨脹阻燃橡膠的機理。結(jié)果表明,NP430對EPDM具有很好的阻燃效果,發(fā)煙量很小;外加酸源乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和外加碳源高苯乙烯樹脂(HS)具有更好的協(xié)同阻燃作用

4、。當(dāng)基體中EPDM/EVA/HS的比例為80/8.6/11.4,NP430用量為90phr時,復(fù)合材料的氧指數(shù)可達47.6％。填充石蠟油不影響燃燒膨脹過程但會明顯降低阻燃性能;添加少量甲基丙烯酸鋅(ZDMA)、酚醛樹脂(PF)等有機補強劑對膨脹過程影響很小,而添加炭黑、二氧化硅、碳酸鈣、膨脹石墨等無機填料會導(dǎo)致燃燒產(chǎn)物表面有裂縫從而引起氣體逸出,嚴(yán)重不利于膨脹過程,無法實現(xiàn)阻燃。在橡膠中填充炭黑等無機物而不影響膨脹阻燃是制備膨脹型阻燃橡

5、膠最大的問題。
　　 本文通過分析Casico新概念膨脹型阻燃體系在不同溫度下的分解產(chǎn)物研究了Casico阻燃體系的阻燃原理,并且考察了乙烯-丙烯酸酯共聚物、硅橡膠和碳酸鈣等配合劑的種類及用量對復(fù)合材料阻燃性能的影響。結(jié)果表明,乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)最適合為作為聚合物基體,生成的離聚物可以增大材料高溫下的熔體黏度;硅橡膠在燃燒過程中生成硅氧烷小分子與有機羧酸鈣作用形成硅酸鈣,對阻燃性能起著關(guān)鍵的作用;而填充二氧化硅、石