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三元乙丙橡胶/无机填料共混物的紫外光光交联及其阻燃材料的研究

作　者: 宋旭鹏
导　师: 瞿保钧
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 光交联三元乙丙橡胶无机填料无卤协效阻燃硅填料
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本论文主要研究内容和获得的结果分两个部分:首先,研究了在以安息香双甲醚作为光引发剂和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯作为交联剂的条件下,三元乙丙橡胶(EPDM)分别与碳酸钙、滑石粉和煅烧高岭土三种无机填料共混物的紫外光交联。凝胶含量和热延伸测试结果表明三种填料不同程度的降低了EPDM的光引发交联效率,但通过选择合适的EPDM,优化光照时间以及光引发剂和交联剂的浓度能够使厚度为1-2 mm的EPDM共混物试样在紫外光辐照下迅速交联,其凝胶含量达到60%以上。最终的凝胶含量和交联速率顺序是:EPDM/碳酸钙>EPDM/滑石粉>EPDM/煅烧高岭土。热重分析、动态热分析和电性能测试表明:紫外辐照能够提高EPDM/无机填料共混物的热稳定性、储能模量、玻璃化转变温度和体积电阻率。扫描电镜和机械性能测试表明:经过5 s辐照的试样比未辐照试样的拉伸断裂面平滑,缺陷数目较少,拉伸强度提高约20-50%。尽管衰减全反射红外光谱表明无机填料的加入能加速共混物试样的表面光氧化,但是性能测试表明:经过5 s辐照的光交联EPDM/无机填料共混物试样仍然能满足三元乙丙橡胶电缆的工业应用。其次,采用紫外光交联技术制备了EPDM/氢氧化铝的无卤阻燃共混物,并研究了硅橡胶,纳米二氧化硅和有机蒙脱土等含硅材料对氢氧化铝的协效阻燃作用及相应的物理力学性能。结果表明经过5 s辐照,未添加和添加含硅材料的试样都可以获得较高的交联度,其热延伸值低于70%。力学性能和电性能测试表明:交联的共混物试样的拉伸强度、电阻率比未交联的试样提高,并可以通过热老化测试,但极限氧指数有所降低。锥形量热器测试表明纳米二氧化硅协效的EPDM/氢氧化铝共混物相对于另两种含硅填料,具有更低的热释放速率(HRR)、质量损失速率(MLR)、总热释放量(THR)和有效燃烧热(EHC),其协效作用更好。实验结果表明:EPDM/氢氧化铝共混物可以实现紫外光交联,通过添加少量的含硅协效剂可以提高阻燃效果,获得兼顾的阻燃性能和力学性能,氧指数达到30%,有望用于无卤阻燃EPDM电缆。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-22
  1.1 引言  8
  1.2 聚烯烃交联改性技术的研究进展  8-17
  1.3 金属氢氧化物在聚合物无卤阻燃中的应用  17-19
  1.4 本论文的研究内容  19-20
  参考文献  20-22
第2章 EPDM/无机填料共混物紫外光交联及其性能研究  22-35
  2.1 引言  22
  2.2 实验  22-24
    2.2.1 实验原料  22-23
    2.2.2 样品制备  23
    2.2.3 样品UV 辐照  23
    2.2.4 测试方法  23-24
  2.3 结果与讨论  24-33
    2.3.1 不同类型的三元乙丙橡胶对紫外光交联效率的影响  24-25
    2.3.2 BDK 和TMPTA 用量对于EPDM  25-26
    2.3.3 填料对EPDM 光交联效率的影响  26-27
    2.3.4 热稳定性  27-28
    2.3.5 无机填料对试样表面光氧化的影响  28-30
    2.3.6 动态力学性能  30
    2.3.7 力学性能  30-32
    2.3.8 电性能  32-33
  2.4 结论  33-34
  参考文献  34-35
第3章紫外光交联EPDM/ATH 无卤阻燃体系的研究  35-44
  3.1 引言  35-36
  3.2 实验部分  36-37
    3.2.1 原材料  36
    3.2.2 样品制备  36-37
    3.2.3 样品 UV 辐照  37
    3.2.4 样品测试  37
  3.3 结果与讨论  37-42
    3.3.1 光交联前后试样的物理性能和热老化  37-38
    3.3.2 燃烧性能  38-41
    3.3.3 热稳定性  41-42
  3.4 结论  42-43
  参考文献  43-44
第4章结论  44-45
论文中所用术语的缩写  45-46
致谢  46-47
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  47

三元乙丙橡胶/无机填料共混物的紫外光光交联及其阻燃材料的研究

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