高性能无卤阻燃聚烯烃复合材料的研究

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1、摘要高性能无卤阻燃聚烯烃复合材料的研究摘要聚烯烃类高分子材料制作的电线电缆，在高压、热源等条件下容易引起火灾。含卤阻燃剂具有优良的阻燃性能，曾被广泛应用。但是，火灾发生时，这类含卤阻燃材料会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，造成“二次危害”。为此，开发新的阻燃体系，研究燃烧时发烟量小，不产生有毒、腐蚀性气体的无卤阻燃烯烃是很有必要的。无卤阻燃添加剂主要以金属氢氧化物和磷系化合物为主。这两类化合物，燃烧时不挥发、不产生腐蚀性气体，被称为无公害阻燃剂，在国内外已得到深入的研究和广泛应用。本课题主要研究氢氧化镁及其阻燃增

2、效剂对EVA及POE复合材料力学性能和阻燃性能的影响，研制出高性能的无卤阻燃电缆料。本文首先选用形貌、粒径尺寸及分布相近的两种无机阻燃剂氢氧化铝(AI(OH)3)和氢氧化镁(Mg(OH)2)，研究Tz．者用量对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)复合材料的力学肿It厶匕HE,和阻燃性能的影响，并比较了添加红磷的复合材料的力学性能和阻燃性能。研究表明：随着AI(OI-I)3和Mg(OH)2用量的增加，复合材料的阻燃性能提高，拉伸强度增加，但断裂伸长率下降；通过锥形量热仪数据看出：AI(OH)3的点燃时间短，最大热释放速率和平均

3、热释放速率低，火行为指数大，阻燃效果比Mg(OH)2好；红磷的加入对复合材料力学性能影响不大，而对阻燃性能影响较大。Mg(OH)2与红磷北京化工大学硕’I=学位论文复配能提高复合材料的氧指数，而从水平和垂直燃烧角度考虑，AI(OH)3与红磷之间的阻燃协效效果更好。但是Mg(OH)2的烟密度小，对阻燃有利。综合比较本文确定氢氧化镁作为体系的主阻燃剂。本文还考察了Mg(OH)2的用量对聚烯烃弹性体POE复合材料力学性能、阻燃性能、耐热性能、结晶性能和加工性能的影响。发现Mg(OH)2用量的增加能够提高复合材料的氧指数，改善其

4、水平燃烧和垂直燃烧效果，但只有在阻燃剂填充量为65％时才能达到最佳的阻燃效果。阻燃协效剂红磷阻燃增效Mg(OH)2／POE复合材料并没有达到预期的效果。大量填充未改性Mg(OH)2会导致复合材料力学性能的急剧恶化，适当的表面改性则可在很大程度上提高复合材料的力学性能。Mg(OH)2能够显著降低复合材料的热变形率，提高其耐热性能。复合材料的熔融结晶数据表明，Mg(OH)2加入后对POE具有异相成核作用。Mg(OH)2的加入会导致复合材料加工粘度明显提高，特别在高填充量下，复合材料的储能模量和粘度都显著提高。本文研究了红磷、

5、可膨胀石墨等阻燃增效剂对氢氧化镁的协同阻燃作用，确定了红磷和可膨胀石墨对氢氧化镁起增效作用的最佳用量。同时筛选出了一组最佳阻燃配方，并对其阻燃性能以及力学性能进行了研究。关键词：无卤阻燃；乙烯．醋酸乙烯酯共聚物；聚烯烃弹性体；聚乙烯；氢氧化镁；氢氧化铝；可膨胀石墨；红磷ABSTRACrDEVELOPMENTOFHIGH．POWEREDHALoGEN．FREEFLAMERETARDANTPOLYOLEFINCOMPOSITESABSTRACTPolyolefinCablecaneasilyconflagateinheata

6、ndhighpressure．Halogenflameretardantwhichhaveexcellentflameretardantpropertieshavebeenusedwidely．Buttheygivebirthtomanysmogandnoxiousgas．Accordingly,todevelopnon—halogenatedflame—retardantsystembecomesanattractiveandemergentsubject．Amongnon—halogenatedflameretard

7、ants，hydroxidandphosphorus—basedflameretardantswhichwascalledno．socialeffectsofpollutionhavebeenwidelyusedinvariouspolymericmaterials．Becausetheycannotproducenoxiousgas．ThisarticlestudyeffectofMg(OH)2andsynergisticadditivesonEVAorPOEcompositemechanicalpropertiesa

8、ndflameretardantproperties．And—developgoodhalogen—freeflameretardantcable．AI(OH)3andMg(OH)2powder,whichhadsimilarshapeandparticlesizeanddistributing，werechosen