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氢氧化镁阻燃剂作为阻燃、消烟性能俱佳的无机阻燃剂,越来越受到人们的关注和重视,但由于其添加量较大,严重影响了制品的力学性能。
为了解决这一问题,本论文采用双螺杆挤出机、最新研制成功的一字形三螺杆动态混炼挤出机和注射机,对含有质量百分比10%、20%和30%Mg(OH)2的HDPE/Mg(OH)2填充体系进行了研究。实验方法是,先用双螺杆挤出机预混,再用三螺杆动态混炼挤出机进行稳态和振动条件下混合挤出造粒,最后用注射机制取标准力学性能测试试样,之后进行不同振动条件下试样的力学性能测试、SEM测试、DSC测试、X射线衍射分析、氧指数测试和熔融指数测试。
力学性能的测试结果发现,稳态条件下,随着Mg(OH)2含量增加到30%,拉伸强度逐渐升高了25.6%;冲击强度先升高到15.2kJ/m2,后降低到10.9kJ/m2,但仍然比纯HDPE的升高了60.3%;拉伸断裂伸长率则逐渐降低到163.2%。施加振动后,各个性能都得到不同程度的提高,Mg(OH)2含量10%的提高幅度最大。
SEM测试发现,经过三螺杆混合挤出后,Mg(OH)2的分散性提高;施加振动后分散性也得到不同程度的改善。
DSC测试结果表明,稳态条件下,随着Mg(OH)2含量增加到30%,材料的熔点逐渐升高到135.2℃,结晶度逐渐降低到47.8%;在15Hz的振动频率下,随着振幅的升高,熔点有升高的趋势,结晶度先升高后降低。
X射线衍射分析表明,稳态条件下,随着Mg(OH)2含量增加到30%,材料的微晶尺寸逐渐升高到19.1627nm;在15Hz振动频率和0.4mm振幅的振动条件下,微晶尺寸降低,降低幅度有所不同。
阻燃性测试发现动态挤出对HDPE/Mg(OH)2的阻燃性能几乎没有影响。熔融指数测试发现随着Mg(OH)2含量增加到30%,熔融指数降低到1.00g/10min。
本次研究将电磁振动技术和三螺杆挤出机结合起来,应用到聚合物的共混改性是材料加工领域的一个重大突破,对分析和改进三螺杆动态混炼挤出机的加工性能,提高无机阻燃材料的力学性能都具有重要意义。