無(wú)鹵阻燃聚烯烴中微相分布和遷移的機(jī)制、作用和調(diào)控.pdf

1、聚烯烴性能優(yōu)良，成本低廉，是非常重要的塑料品種。聚烯烴的氧指數(shù)僅有17左右，屬易燃材料，在高壓、加熱、放電等條件下，會(huì)熔化、分解、燃燒，并且燃燒時(shí)產(chǎn)生大量熔滴，極易傳播火焰，造成火災(zāi)。使聚烯烴在許多領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。因此聚烯烴的阻燃問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注，己成為科研工作的重點(diǎn)之一。通過(guò)對(duì)各種常見(jiàn)阻燃劑的比較發(fā)現(xiàn)：金屬氫氧化物是一類(lèi)真正實(shí)現(xiàn)了環(huán)境友好的“綠色阻燃劑”，符合人類(lèi)可持續(xù)性發(fā)展的要求。作為金屬氫氧化物阻燃劑的主要品種氫氧化鎂

2、，具有良好的阻燃性、促進(jìn)成碳功能和相對(duì)較優(yōu)的加工性，而擁有廣闊的發(fā)展前景。 由于氫氧化鎂需要大量添加才能發(fā)揮良好的阻燃性能，但無(wú)機(jī)阻燃劑的大量填充會(huì)對(duì)塑料體系的綜合力學(xué)性能和加工性能產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。目前人們對(duì)氫氧化鎂阻燃劑的研究工作，一般集中在阻燃劑超細(xì)化、表面處理、尋找阻燃增效劑等方面開(kāi)展，以求減少氫氧化鎂添加量并且抵消其對(duì)阻燃體系綜合性能的不利影響。 目前在無(wú)鹵阻燃聚烯烴研究中，基本上忽略了無(wú)機(jī)阻燃劑氫氧化鎂在基

3、體中的分布問(wèn)題，沒(méi)有報(bào)道涉及究竟是均勻分布還是非均勻分布有利于最終材料阻燃性能的提高，因此希望通過(guò)本課題的研究，能從微觀結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，建立相應(yīng)的調(diào)控手段，實(shí)現(xiàn)阻燃劑氫氧化鎂在聚烯烴共混體系(LLDPE/EVA)中的選擇性分散，進(jìn)一步明確阻燃劑的選擇性分散與塑料共混體系綜合性能間的關(guān)系，為制備具有更好綜合性能的無(wú)鹵阻燃聚烯烴提供理論依據(jù)。 具體的研究?jī)?nèi)容分為以下幾個(gè)部分：Ⅰ．通過(guò)兩步共混工藝，實(shí)現(xiàn)氫氧化鎂在發(fā)生部分交聯(lián)的EVA相中

4、的選擇性分布；Ⅱ．首先采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)氫氧化鎂進(jìn)行表面處理，把乙烯基團(tuán)引入其表面，再使乙烯基團(tuán)與丙烯酸酯類(lèi)單體共聚，用高分子鏈改變氫氧化鎂表面性狀；Ⅲ．采用三種不同的共混工藝制備聚烯烴無(wú)機(jī)阻燃體系，考察共混方法對(duì)產(chǎn)物性能及氫氧化鎂選擇性分散間的關(guān)系。 通過(guò)系統(tǒng)研究，得到以下主要結(jié)論： (1)LLDPE/EVA共混體系EVA相中產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)后，阻燃劑氫氧化鎂被強(qiáng)制性限制在EVA相中，共混物的OI值明顯提高；但另一方面，化學(xué)

5、交聯(lián)也影響到了共混過(guò)程中兩相的充分混合及試樣被拉伸過(guò)程中高分子鏈的伸展、排列，會(huì)對(duì)共混物的拉伸性能產(chǎn)生不利影響。平行板流變測(cè)定表明：大量無(wú)機(jī)阻燃劑MH的加入，使共混體系的彈性和黏性增強(qiáng)。共混物中局部化學(xué)交聯(lián)的存在，能使體系的G'和G"數(shù)值進(jìn)一步增大。隨測(cè)試中剪切速率的提高，阻燃共混體系表現(xiàn)出“剪切變稀”行為。 (2)經(jīng)元素分析可知，原料氫氧化鎂中含有極少量的硅元素，其表面的活潑硅醇鍵很少。致使氫氧化鎂與硅烷偶聯(lián)劑KH-570間的

6、反應(yīng)程度很低，使得接下來(lái)進(jìn)行的共聚反應(yīng)難以進(jìn)行。故實(shí)際改性產(chǎn)物中的高分子接枝率很低，沒(méi)有很大的實(shí)用價(jià)值。 (3)考察三種不同共混方法對(duì)阻燃劑MH在LLDPE/EVA體系中選擇性分散的影響，發(fā)現(xiàn)氫氧化鎂：MH用硅烷偶聯(lián)劑KH-550處理后，其與聚合物EVA間的相容性明顯改善，改性MH更易分散在EVA相中。采用MH先與EVA共混的工藝，更易實(shí)現(xiàn)阻燃劑MH在EVA相中的局部富集和選擇性分散。大量阻燃劑MH的混入(MH質(zhì)量含量大于20％