HDPE蛭石阻燃复合材料的制备与性能研究

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第1页摘要PE是五大通用塑料之一，其产量和消费量居各合成树脂之首，但PE为易燃聚合物，氧指数仅为17％,---18％，极大地限制了其应用范围，因此它的耐热性和阻燃性成为近年来研究的热点。相比于传统阻燃体系，聚合物／层状硅酸盐纳米复合阻燃材料具有添加量小、能改善复合材料力学性能、不含卤素、促进成炭、成本低廉等优点。目前，关于层状硅酸盐用于阻燃方面的研究主要集中在蒙脱土矿物，而蛭石方面研究较少。为此，本文对蛭石作为阻燃剂阻燃HDPE进行了全面的研究。本论文的研究内容主要包

2、括以下三方面。首先，对新疆尉犁蛭石的结构及其物理填充阻燃HDPE的效果进行了研究；用XRD、FTIR、SEM、DSC—TG等手段对新疆尉犁蛭石粉体进行表征。结果表明，新疆尉犁蛭石主要为水金云母，同时有独立蛭石和金云母成分。用熔融挤出法制备了HDPE／蛭石复合材料，复合材料的LOI测试表明，单一的蛭石物理填充不能满足HDPE的阻燃要求，文中通过复合材料的TG分析讨论了其失效机理。其次，研究了7HDPE／蛭石纳米复合材料前驱体有机蛭石(OVMT)的制备工艺以及HDPE／OVMT复合材料的阻燃性能；采用

3、“酸化一钠化一插层’’工艺制备了有机蛭石，讨论了酸化、钠化条件及插层剂用量对有机化效果的影响。用XRD、FTIR、DSC．TG等手段对OVMT有机化效果进行了表征。结果表明，采用0．1mol／L的硝酸、饱和的氯化钠溶液、1．5倍蛭石CEC十六烷基三甲基溴化铵时，插层效果最好。用熔融插层法制备了HDPE／OVMT复合材料，复合材料的XRD、DSC．TG、力学性能及LOI测试表明，OVMT含量较少时(

4、但随着蛭石含量的增长，复合材料逐渐失去“纳米效应"，OVMT作为单一阻燃剂不能满足HDPE的阻燃要求。为此，本文拟采用IFR／OVMT作为复合阻燃剂，利用其协效阻燃效应以达到阻燃HDPE的目的。最后，研究了OVMT与膨胀型阻燃剂(IFR)在HDPE中的协效阻燃作用。通过熔融挤出法制备了HDPE／IFR／OvMT复合材料，研究了OVMT与IFR的协效作用。复合材料的SEM、DSC．TG、LOI、UL94西南科技大学硕士研究生学位论文第1I页等测试表明，适量OVMT对IFR体系的成炭、交联反应有明显的

5、催化作用，OVMT主要通过加快IFR体系的成炭速度来发挥其阻燃作用。关键词：高密度聚乙烯蛭石插层阻燃机理西南科技大学硕士研究生学位论文第1II页AbStractPolyethylene(PE)isoneofthefivegeneralpurposeplastics，topproducedandusedresin，butitisflammable，withalimitingoxygenindex(LOI)ofonlyabout17％～18％，whichkeepsitfrombeingmorewise

6、lyapplyed．Thus，ResearchesonthermalstabilityandflammabilityofPEarepopularinrecentyears．Comparedwithtraditionalflameretardant，polymer—layeredsilicate(PLS)nanocompositeismorepopularduetoitshighefficiency，improvementinmechanicalpropertiesandcharring，halog

7、enfreenessandlowcost．Atpresent，studyonlayeredsilicateasaflameretardantismainlyfocusedonmontmorillonite．Vermiculite，asaflameretardant，ishardlyreportedinliterature．Thus，basedonpolymerlayeredsilicatetechnic，thisdissertationconductedresearchontheeffectOfv

8、ermiculiteasaflameretardantforhighdensitypolyethylene(HDPE)．Thisdissertationmainlyconsistsofthreeparts．Firstly，researchwasmadetoascertainthestructureofYulivermiculitefromXinjiangprovince，theflammabilityofHDPE／vermiculitecompositewasinvestigate