無鹵阻燃EPDM-CR發(fā)泡材料的制備及其性能研究.pdf

1、三元乙丙橡膠(EPDM)發(fā)泡材料作為一種綜合性能優(yōu)良的合成橡膠泡材，被廣泛地應(yīng)用在汽車工業(yè)、建筑業(yè)、電氣和電子行業(yè)等領(lǐng)域。但是EPDM屬于易燃材料，氧指數(shù)為20％左右，并且發(fā)泡后的EPDM材料與空氣接觸的比表面積增大，會(huì)更加容易燃燒，阻燃的難度增大，這限制了其應(yīng)用范圍的拓展。對(duì)于添加型的阻燃方法來說，隨著阻燃劑含量的增加，可用于發(fā)泡的基體橡膠含量就會(huì)相應(yīng)地減少，難以形成小而均勻的泡孔，從而導(dǎo)致材料的使用性能較差。為此，本課題首先選用氯丁

2、橡膠(CR)代替部分EPDM，減少阻燃劑的添加份數(shù)，保證了用來發(fā)泡的基體橡膠的含量。后通過改變促進(jìn)劑Na-22和TMTD以及相容劑EPDM-g-MAH的含量來改善EPDM/CR共混橡膠中EPDM相和CR相的共硫化性和相容性。目前，鹵素阻燃劑仍是EPDM發(fā)泡材料的主要阻燃劑之一，但其在燃燒過程中會(huì)釋放出大量的有毒煙氣，不利于人身安全和環(huán)境的保護(hù)，因此新型高效的無鹵阻燃劑必定會(huì)成為未來市場需求的新寵。本論文首次應(yīng)用可膨脹石墨(EG)、有機(jī)蒙

3、脫土(OMMT)和氫氧化鎂(MH)組成新的協(xié)同阻燃體系來阻燃EPDM/CR發(fā)泡材料，制備出了僅需要20-25wt.％的無機(jī)無鹵阻燃劑即可達(dá)到難燃及UL-94的Ⅴ-0級(jí)別的泡孔相對(duì)均勻的無鹵阻燃EPDM/CR發(fā)泡材料。制備的發(fā)泡材料符合我國阻燃產(chǎn)業(yè)從開發(fā)高性能產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至開發(fā)兼具高性能及環(huán)保性產(chǎn)品上來的政策指導(dǎo)。因此本課題具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本課題對(duì)EPDM/CR復(fù)合材料的硫化速率、力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能、微觀形貌和

4、阻燃性能等進(jìn)行了測試，得到的結(jié)果有:
　　(1)本課題選用硫磺和氧化鋅作為EPDM/CR共混橡膠的硫化體系，按照最佳有效硫配比，設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)配方。通過改變促進(jìn)劑Na-22和TMTD的含量，均能有效地減小EPDM相與CR相硫化速率和交聯(lián)密度的差值，改善兩相的共硫化性，從而提高兩相的相容性。改變相容劑EPDM-g-MAH的含量，能夠有效地改善EPDM與CR的相容性，但會(huì)降低EPDM/CR的硫化速率和交聯(lián)密度，損害兩相的共硫化性。在Na-

5、22、TMTD和EPDM-g-MAH的添加量分別為1.5、2.1和10phr，EPDM/CR硫化膠的拉伸斷面平整，出現(xiàn)了明顯的脊柱線，其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和撕裂強(qiáng)度分別為17.84MPa、483.75％和28.38kN/m。
　　(2)本課題在160℃、110r/min的密煉機(jī)中制備了OMMT/EPDM納米插層復(fù)合材料。復(fù)合材料中OMMT的層間距比純OMMT的值增大了2.78nm，為5.04nm。
　　(3)EG、OMMT

6、和MH之間具有較好的協(xié)同阻燃作用。EG與OMMT共用后，無鹵阻燃EPDM/CR發(fā)泡材料的LOI值得到一定程度的提高，HRR和SPR的第二個(gè)峰值明顯地降低，熱穩(wěn)定性能得到提高，形成了較完整的平整炭渣，并形成了完整、致密和堅(jiān)硬的鑲嵌結(jié)構(gòu)的炭層（即膨脹石墨插入到OMMT形成的“平層-蜂窩”結(jié)構(gòu)中），達(dá)到了UL-94的Ⅴ-1級(jí)別。MH與EG和OMMT共用能夠帶來更優(yōu)的阻燃性能。其中，5％EG/5％OMMT/5％MH的LOI值達(dá)到了29.1％，能