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EG/APP膨胀阻燃ABS基木塑复合材的制备与性能研究

作　者: 郑建强
导　师: 王玉峰
学　校: 东北林业大学
专　业: 应用化学
关键词: ABS 木塑复合材可膨胀石墨聚磷酸铵水玻璃阻燃
分类号: TQ314.248
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本论文立足于环境友好型木塑复合材(WPC),利用无卤、无毒的EG/APP膨胀阻燃体系阻燃WPC,同时采用水玻璃对木粉进行处理,通过转矩流变仪混合制备了阻燃WPC。利用氧指数仪、垂直燃烧仪、热重分析仪、锥形量热仪、扫描电子显微镜、万能力学试验机表征WPC的阻燃性能、热稳定性、燃烧行为和炭层形貌。利用EG/APP膨胀阻燃剂对含有40%的未处理木粉的ABS基WPC进行性能测试,结果表明：阻燃剂的总量保持在20%,当EG/APP=12.5:7.5时,氧指数达到最高的34.2%,并且通过了UL-94测试V-0级；而单独添加APP、EG时,氧指数分别只有24.5%和30.5%,说明EG和APP两者之间具有协效作用；阻燃剂的加入能够有效提高WPC在高温下的残余物量,提高体系在高温的热稳定性；阻燃剂极大地降低了WPC的热释放速率、总热释放量、烟释放,有效改善了WPC的燃烧行为,提高了阻燃性能,降低了火灾危险性；WPC/APP的炭层形貌较未阻燃的WPC更加致密,WPC/EG/APP2中膨胀炭层比WPC/EG更加紧凑,主要是由于APP分解产生的聚磷酸类物质能够粘结炭层,且WPC/EG/APP2的蠕虫状炭层表面布满了颗粒状的结晶物质；阻燃剂恶化了WPC的力学性能,但是不同比例的EG/APP对WPC的力学性能影响不大。同时研究了含有经硅酸钠处理木粉(SSWF)的ABS基WPC(SSWPC)的阻燃性能。结果表明：SSWF和木粉含有不同的热降解行为,水玻璃能够极大地提高残余物在750℃时的残余量和稳定性。含有相同含量的木粉时,SSWPC的氧指数比WPC更高,而当木粉含量为40%,SSWPC的氧指数为23.2%,比WPC的高出4%。同时利用EG/APP膨胀阻燃体系对SSWPC进行阻燃以进一步提高其阻燃性能。维持膨胀阻燃体系的总量为20%,当EG:APP=12.5:7.5,SSWPC/EG/APP2的氧指数达到33.5%,并通过UL-94V-0级。而单独添加20%EG或APP的SSWPC的氧指数分别只有30.0%和25.0%。EG/APP能够提高了SSWPC阻燃体系的残余物量。SSWPC/APP的SEM形貌较SSWPC的孔洞更少,表现出更高的氧指数。SSWPC/EG/APP2的炭层结构比SSWPC/EG更加密实,SSWPC/EG/APP2的炭层表面含有颗粒状结晶物质,这可能是APP分解产生的磷酸类物质可联结炭层。WPC/EG/APP2体系中EG膨胀所形成的炭层表面的颗粒结晶状物质比SSWPC/EG/APP2的炭层表面更多更密,说明氧指数的降低可能是泡沫球状结构消耗了APP分解所产生的磷酸类物质,导致本来用于联结EG膨胀形成的蠕虫状炭层的磷酸类物质减少,影响了炭层结构的密实程度,表现出更低的氧指数。含有SSWF的SSWPC体系的力学性能和WPC体系的差不多。阻燃剂降低了SSWPC的力学性能。而在相同阻燃剂含量下,含有不同比例的EG/APP体系对SSWPC的力学性能的影响不大。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 引言  9-11
    1.1.1 ABS简介  9-10
    1.1.2 木塑复合材简介  10-11
  1.2 聚合物燃烧过程及阻燃机理  11-12
  1.3 常用阻燃剂  12-19
    1.3.1 卤系阻燃剂  13
    1.3.2 铝-镁体系化合物  13-14
    1.3.3 磷系阻燃剂  14-16
    1.3.4 氮系阻燃剂  16
    1.3.5 硼系阻燃剂  16
    1.3.6 膨胀阻燃体系  16-18
    1.3.7 可膨胀石墨  18-19
  1.4 本课题的研究内容和意义  19-20
2 EG/APP阻燃木塑复合材料的性能研究  20-32
  2.1 引言  20-21
  2.2 实验  21-23
    2.2.1 实验药品及仪器  21
    2.2.2 样品制备  21-23
    2.2.3 测试与表征  23
  2.3 结果与讨论  23-30
    2.3.1 阻燃性能  23-24
    2.3.2 热重分析  24-26
    2.3.3 CONE  26-29
    2.3.4 残炭形貌分析  29-30
    2.3.5 力学性能  30
  2.4 本章小结  30-32
3 EG/APP阻燃含水玻璃处理木粉木塑复合材的性能研究  32-49
  3.1 引言  32-33
  3.2 实验部分  33-36
    3.2.1 实验药品和仪器  33
    3.2.2 样品制备  33-35
    3.2.3 测试与表征  35-36
  3.3 结果与讨论  36-47
    3.3.1 阻燃性能  36-38
    3.3.2 热重分析  38-42
    3.3.3 SEM形貌分析  42-46
    3.3.4 力学性能  46-47
  3.4 本章小结  47-49
结论  49-50
参考文献  50-56
攻读学位期间发表的学术论文  56-57
致谢  57-58

EG/APP膨胀阻燃ABS基木塑复合材的制备与性能研究

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