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聚烯烃/纳米Mg（OH）_2无卤阻燃电缆料的制备与性能研究

作　者: 胡永
导　师: 柯昌美
学　校: 武汉科技大学
专　业: 应用化学
关键词: 纳米氢氧化镁改性纳米聚丙烯酸酯硅烷交联电缆料
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

氢氧化镁具有热稳定性好、安全无毒和抑烟等优点,是一种环保型绿色阻燃剂。但是,在基体中的分散性和相容性较差,无法直接用于基体阻燃。因此,作为阻燃剂的氢氧化镁必须设法消除表面极性和改变氢氧化镁的表面性质,然后添加到低密度聚乙烯中研制出新型无卤阻燃聚乙烯电缆料。本课题分三部分:首先,采用直接沉淀法制备纳米氢氧化镁过程中加入聚乙二醇(PEG)作为分散剂,合成了纳米级、薄片状、粒度均匀的氢氧化镁。考察了反应温度、反应时间、MgCl2浓度、NH3·H2O浓度对氢氧化镁颗粒粒径的影响,并采用激光粒度分析仪、X-射线衍射(XRD)、综合热分析仪(DTA-TG)及透射电子显微镜(TEM)对颗粒结构进行表征;然后,在水性环境中首次采用纳米聚丙烯酸酯乳液对纳米氢氧化镁进行表面改性,并以活化指数作为主要的参考标准,考察了改性剂用量、改性温度、改性时间等工艺条件。并利用红外吸收光谱(IR)、综合热分析仪(DTA-TG)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和氧指数测定仪等测试手段对改性后的纳米氢氧化镁进行表征和分析;最后,采用两步硅烷交联法制备了聚乙烯电缆料,并通过测试不同样品的力学性能、氧指数和凝胶含量,从而系统的考察了EVA的用量、硅烷偶联剂的用量、改性纳米Mg(OH)2的用量以及复合阻燃剂的配比对混合体系的力学性能和阻燃性能的影响,从而改变以往交联聚乙烯电缆料无阻燃性能的状况。研究表明:(1)制备片状纳米氢氧化镁的适宜工艺条件:反应温度为25℃,反应时间为50min,MgCl2溶液和氨水浓度分别为1. 5 mo l/L和3. 00 mo l/L,反应物配比为1∶4;(2)改性纳米氢氧化镁的适宜工艺条件:改性剂用量为5ml/100ml的改性剂纳米级聚丙烯酸酯,改性温度为40℃,改性时间为60min;(3)改性后的纳米氢氧化镁表面包裹了一层聚丙烯酸酯,并均匀的分散在LDPE基体中,有效的提高了LDPE/纳米Mg(OH)2复合材料的力学和阻燃性能。(4)交联后的聚乙烯电缆料的综合性能有显著的提高;EVA的加入有助于提高LDPE与一些无机化合物的界面结合,增大阻燃剂的填充量,同时改善基础树脂的综合性能,当LDPE/EVA=70:30时,材料的综合性能最好;当硅烷偶联剂的加入量为2.25%时,交联达到饱和;改性后的纳米Mg(OH)2能很好分散在LDPE中;复合阻燃剂以改性纳米Mg(OH)2为主阻燃剂(占阻燃剂总量的45%),聚磷酸胺为辅助阻燃剂(占阻燃剂的15%),同时复合阻燃剂的总量在60%时,材料的综合性能最好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章综述  9-20
  1.1 阻燃剂  9-11
    1.1.1 阻燃剂的概述  9
    1.1.2 阻燃剂的现状  9-10
    1.1.3 阻燃剂的发展趋势  10-11
  1.2 氢氧化镁阻燃剂  11-15
    1.2.1 氢氧化镁阻燃剂的阻燃机理  11
    1.2.2 纳米氢氧化镁的制备方法  11-12
    1.2.3 氢氧化镁阻燃剂的要求及发展趋势  12-14
    1.2.4 纳米氢氧化镁表面改性  14-15
  1.3 电缆料制备  15-19
    1.3.1 电缆料的发展趋势  15-16
    1.3.2 交联聚乙烯的交联工艺  16
    1.3.3 交联聚乙烯的交联方式  16
    1.3.4 过氧化物交联  16-17
    1.3.5 辐射交联  17-18
    1.3.6 硅烷交联  18-19
  1.4 小结  19-20
第二章纳米氢氧化镁的制备与表征  20-28
  2.1 引言  20
  2.2 实验部分  20-21
    2.2.1 实验试剂和仪器  20-21
    2.2.2 实验方法和步骤  21
  2.3 实验结果与讨论  21-27
    2.3.1 液相反应条件对Mg(OH)_2 粒径的影响  21-24
    2.3.2 纳米Mg(OH)_2 的表征与分析  24-26
    2.3.3 片状纳米氢氧化镁生成机理的初步探讨  26-27
  2.4 小结  27-28
第三章纳米氢氧化镁的改性及添加于LDPE 中的性能研究  28-39
  3.1 引言  28
  3.2 实验部分  28-30
    3.2.1 实验试剂和仪器  28-29
    3.2.2 实验方法和步骤  29-30
  3.3 实验结果与讨论  30-38
    3.3.1 改性条件对纳米Mg(OH)_2 的影响  30-33
    3.3.2 改性纳米氢氧化镁的表征与分析  33-38
  3.4 小结  38-39
第四章纳米氢氧化镁的应用及新型电缆料的制备  39-51
  4.1 引言  39
  4.2 实验部分  39-41
    4.2.1 实验试剂和仪器  39-40
    4.2.2 实验方法和步骤  40-41
  4.3 实验结果与讨论  41-50
    4.3.1 基础树脂的选择  41-43
    4.3.2 硅烷偶联剂的用量对LDPE、EVA 的复合体系的影响  43-46
    4.3.3 改性纳米Mg(OH)_2 用量对复合体系性能的影响  46-48
    4.3.4 复合阻燃剂对混合体系的性能的影响  48-50
  4.4 结论  50-51
第五章全文总结  51-53
参考文献  53-56
致谢  56-57
硕士期间发表的论文  57

聚烯烃/纳米Mg（OH）_2无卤阻燃电缆料的制备与性能研究

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