光固化膨脹阻燃涂層的制備及交聯(lián)聚乙烯的熱老化與機(jī)理的研究.pdf

1、本論文針對用于電線電纜的聚乙烯樹脂高耐熱高阻燃的要求，一方面研究了抗氧劑的種類和分子量對XLPE熱老化進(jìn)程的影響，揭示了抗氧劑的分子量和分子結(jié)構(gòu)對延緩XLPE老化的重要性;另一方面研究了高膨脹阻燃涂層的阻燃特性和熱解特性的影響因素，揭示涂層組成、結(jié)構(gòu)與性能內(nèi)在本質(zhì)關(guān)系;同時(shí)優(yōu)化阻燃體系，初步探討其用于XLPE防火保護(hù)的可行性。主要研究工作如下:
　　 (1)從膨脹阻燃體系的要素出發(fā)，首先用兩種光活性單體三（丙烯酰氧基乙基）磷酸酯

2、(TAEP)和三聚氰胺丙烯酸酯(MAAR)制備了磷氮體系的高膨脹阻燃涂層。通過對燃燒性能以及碳渣形貌的表征發(fā)現(xiàn)當(dāng)TAEP與MAAR的質(zhì)量比為2/1時(shí)，燃燒時(shí)可以形成表面致密、內(nèi)部有許多大尺寸的薄壁泡孔結(jié)構(gòu)的高膨脹炭層。通過對阻燃涂層的熱解過程的研究發(fā)現(xiàn)固化膜的熱解有著自己的獨(dú)特性:含磷部分對氣源部分的降解有著明顯的催化作用;多種可燃?xì)怏w甚至毒性氣體CO的生成量比兩者單獨(dú)生成的都低。但所形成的高膨脹炭層在高溫下仍有不少被氧化降解。為此，我

3、們又制備了含磷氮硅和磷氮硼的阻燃涂層。通過對燃燒性能研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)涂層有合適的磷氮硅比或者磷氮硼比時(shí)，燃燒時(shí)既能形成高膨脹的蜂窩狀炭層，又能夠有效提高炭層的機(jī)械強(qiáng)度。對它們熱解過程的研究發(fā)現(xiàn)含硅和含硼陶瓷前驅(qū)體的加入均對膨脹阻燃涂層的熱解性能造成顯著影響:炭渣在高溫下的耐氧化性顯著提高;多種氣體的釋放量顯著降低;均可以有效抑制有毒氣體CO的釋放。
　　 (2)基于延緩抗氧劑的物理損失以及化學(xué)消耗的理念，首先研究了不同分子量的受阻酚類

4、抗氧劑對XLPE老化進(jìn)程的影響，發(fā)現(xiàn)受阻酚類抗氧劑分子量越高，XLPE的老化進(jìn)程越緩慢。其次研究了不同輔助抗氧劑與主抗氧劑1010復(fù)配穩(wěn)定的XLPE的老化進(jìn)程，發(fā)現(xiàn)硫醚類與受阻酚類抗氧劑的協(xié)同抗氧效果遠(yuǎn)比亞磷酸酯類與受阻酚類之間的協(xié)同效果好。第三，合成了一種高分子量的含硫受阻酚抗氧劑，并將其對XLPE的穩(wěn)定效果與工業(yè)上兩種同類抗氧劑進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)對于該類抗氧劑，硫原子的化學(xué)環(huán)境十分關(guān)鍵，不直接鍵接在受阻酚的對位上的或者直接與兩個(gè)受阻酚相

5、連的抗氧劑有較好的耐輻照性，其穩(wěn)定的XLPE也體現(xiàn)出較高耐老化性。
　　 (3)基于前面對高膨脹阻燃涂層的研究，將TAEP/MAAR/SiMA體系用于XLPE的防火保護(hù)中。錐形量熱儀結(jié)果表明TAEP/MAAR/SiMA體系對XLPE有一定的防火保護(hù)作用，受熱時(shí)可以有效生成高膨脹蜂窩狀的炭層，對質(zhì)量和熱量的傳遞有較好的延遲效應(yīng)。但由于XLPE與涂層或者膨脹炭層在受熱時(shí)變形程度差異較大，導(dǎo)致了涂層或者炭層破裂，引發(fā)了其保護(hù)的XLPE