硅烷接枝-交聯(lián)及膨脹型阻燃聚乙烯復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對(duì)硅烷接枝水交聯(lián)技術(shù)在聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料這一領(lǐng)域中研究的不足，利用反應(yīng)擠出法制備了硅烷接枝低密度聚乙烯/蒙脫土納米復(fù)合材料(LLDPE-g-VTMS/OMT)，研究了制備過程中的插層機(jī)理和材料的力學(xué)性能以及熱穩(wěn)定性；利用熔融共混法制備了硅烷交聯(lián)低密度聚乙烯/氫氧化鎂/蒙脫土(VTMS-c-LLDPE/MH/OMT)納米復(fù)合材料，研究了氫氧化鎂和蒙脫土對(duì)交聯(lián)聚乙烯阻燃性能和熱穩(wěn)定性的影響；同時(shí)還著

2、眼聚乙烯在阻燃性能方面存在的問題，從材料設(shè)計(jì)的理念出發(fā)，針對(duì)高密度聚乙烯/蒙脫土(HDPE/OMT)納米復(fù)合材料使用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作為相容劑的基體，設(shè)計(jì)了有不同成炭劑的膨脹阻燃體系，包括聚磷酸銨/季戊四醇(APP/PER)、聚磷酸銨/尼龍(APP/PA)和聚磷酸銨/尼龍/蒙脫土(APP/nPA)對(duì)其阻燃性能和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。運(yùn)用X-射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)和差示掃描

3、量熱分析(DSC)等表征了材料的結(jié)構(gòu)并通過極限氧指數(shù)(LOI)、熱重分析(TGA)、錐形量熱計(jì)、材料實(shí)驗(yàn)儀等對(duì)材料的熱性能、燃燒性能和力學(xué)性能等進(jìn)行了評(píng)價(jià)。本文得到以下有意義的研究結(jié)果： 1.采用反應(yīng)擠出法制備了乙烯基三甲氧基硅烷接枝線性低密度聚乙烯(VTMS-g-LLDPE)/OMT納米復(fù)合材料。X射線衍射(XRD)和透射電鏡(TEM)結(jié)果表明形成了典型的插層結(jié)構(gòu)：紅外光譜分析(FTIR)表明VTMS在蒙脫土片層上形成了化學(xué)鍵

4、合，聚乙烯分子與蒙脫土片層通過化學(xué)鍵連接起來，形成LLDPE-VTMS-OMT一體結(jié)構(gòu)，從而提高有機(jī)-無(wú)機(jī)組分之間的相容性，促進(jìn)插層結(jié)構(gòu)的形成；TGA結(jié)果證實(shí)LLDPE-VFMS-OMT一體結(jié)構(gòu)的形成有助于提高材料熱穩(wěn)定性；力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果證實(shí)在硅烷接枝聚乙烯體系中，蒙脫土具有更高的插層效率。 2. 采用熔融共混法制備了硅烷交聯(lián)低密度聚乙烯/氫氧化鎂/蒙脫土納米復(fù)合材料(VTMS-c-LLDPE/MH/OMT)，著重考察了MH和

5、OMT對(duì)硅烷交聯(lián)線性低密度聚乙烯體系阻燃和熱解性能的影響，并對(duì)其相關(guān)作用機(jī)理進(jìn)行了探討。 交聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成有助于LLDPE基體力學(xué)性能、阻燃性能和熱穩(wěn)定性的提高，而MH和OMT的加入會(huì)阻礙LLDPE交聯(lián)；LOI、TGA、錐形量熱計(jì)、DSC結(jié)果表明，當(dāng)使用同等份數(shù)的OMT替代了MH形成納米復(fù)合材料之后，交聯(lián)LLDPE體系沒有出現(xiàn)預(yù)期中更為顯著的各項(xiàng)性能的提高，反而有所下降。這說明OMT的加入并不能與MH起到協(xié)效作用。 3.針對(duì)高密度