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苯基磷酸酯阻燃PC/PBT合金研究

作　者: 周延辉
导　师: 赵建青；刘述梅
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料工程
关键词: 阻燃燃烧性能 RDP PC/PBT 阻燃机理
分类号: TQ320.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二酯(PC/PBT)合金具有较高的耐热性、良好的冲击性能、加工性和耐化学药品性等,被广泛应用于各个行业。诸如运动器材、液体输送、电子零件、汽车业及各类户外器材[1,2],因此对于PC/PBT合金材料的阻燃研究就非常必要。磷系阻燃剂与传统的卤系阻燃剂相比,在燃烧过程中产生的有毒及腐蚀性气体少,可同时在气相和凝聚相起阻燃作用,且阻燃效率高,应用越来越广泛。本文通过研究PC/PBT合金中PC、PBT质量比以及阻燃剂四苯基间苯二酚二磷酸酯(RDP)、聚苯醚(PPO)、相容剂甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物(MBS)、乙烯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PTW)的用量和配比对合金力学性能和燃烧性能的影响,确定兼顾合金力学和燃烧性能的较佳配方。通过对样品进行热重分析(TGA)、红外光谱(FTIR)、热重-红外分析(TGA-FTIR)、气相-质相色谱分析(TPPy/GC/MS)、电子扫描电镜-能谱分析(SEM/EDS)等测试,了解燃烧过程中的具体反应及变化,从而探讨RDP阻燃机理。在PC/PBT(70/30,质量比,下同)合金中加入10wt%RDP,3.2mm试样达到V-0级。RDP和PPO复配使用,1.6mm试样达到V-0级。RDP阻燃PC/PBT合金的缺口冲击强度损失严重,5wt%MBS和3wt%PTW相容剂的加入使该合金缺口冲击强度提高了12倍,能够较好改善抗冲击性能。采用TGA分析,450℃时,随RDP添加量的增加,成炭率提高,阻燃性能改善;RDP和PPO的复配使用提高了第一阶段热失重降解的温度,耐热性提高。PC/PBT/MBS/PTW(PCBM0)、PC/PBT/RDP/MBS/PTW(PCBM3)、PC/PBT/RDP/PPO/MBS/PTW(CBO1)混合物TGA残余物(450℃)的红外光谱和垂直燃烧测试后残余物的红外光谱曲线十分相似,证实了P元素存在于PCBM3和CBO1的凝聚相中。通过对PCBM0、PCBM3、CBO1挥发组分和残余物的红外光谱分析发现,PBT降解发生在PC之前。对CBO1在410～480℃温度区间的挥发产物进行TGA-FTIR分析发现存在容易结成炭层的带有酯、醚和不饱和碳酸键的含苯物质。TPPy/GC/MS分析表明PCBM3,特别是CBO1分解产物中含有大量双酚结构和对苯二酸酯等高温分解产物,致使高耐热性。对燃烧试样残余物的SEM/EDS分析,证实PCBM3和CBO1残余物表面致密的炭层结构对阻燃发挥着重要的作用,能谱分析揭示残余物中含P百分比差距较大。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-10
第一章绪论  10-23
  1.1 引言  10-11
  1.2 PC、PBT 性能特点及PC/PBT 共混技术  11
  1.3 PC、PBT 及 PC/PBT 合金阻燃研究现状  11-19
    1.3.1 阻燃剂及其分类[5]  11-13
    1.3.2 阻燃剂的作用机理  13-14
    1.3.3 PC 阻燃研究  14-18
    1.3.4 PBT 的无卤阻燃研究现状  18
    1.3.5 PC/PBT 合金阻燃研究现状  18-19
  1.4 磷系阻燃剂阻燃机理和应用  19-20
  1.5 本课题研究的意义和主要研究内容  20-23
第二章力学性能和阻燃性能研究  23-32
  2.1 引言  23-24
  2.2 实验部分  24-27
    2.2.1 主要原料与试剂  24-25
    2.2.2 成型加工仪器与设备  25
    2.2.3 样品制备  25
    2.2.4 成型加工过程  25-26
    2.2.5 测试与表征  26-27
  2.3 力学性能和燃烧性能测试结果与分析  27-30
    2.3.1 PC/PBT 配比对合金力学性能的影响  27-28
    2.3.2 相容剂对PC/PBT/RDP 合金力学性能的影响  28-29
    2.3.3 PPO 对PC/PBT/RDP 合金性能的影响  29-30
  2.4 本章小结  30-32
第三章 RDP 对PC/PBT 合金阻燃机理的研究  32-52
  3.1 引言  32-33
  3.2 测试表征  33
    3.2.1 实验仪器  33
    3.2.2 测试部分  33
  3.3 结果与讨论  33-50
    3.3.1 热重分析  33-36
    3.3.2 红外分析  36-40
    3.3.3 TGA-FTIR 分析  40-44
    3.3.4 TPPy/GC/MS 分析  44-49
    3.3.5 残余物表面SEM/EDS 分析  49-50
  3.4 本章小结  50-52
结论  52-53
参考文献  53-56
攻读硕士学位期间取得的研究成果  56-57
致谢  57-58
答辩委员会对论文的评定意见  58

苯基磷酸酯阻燃PC/PBT合金研究

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