论文部分内容阅读
近年来，随着国家货币政策宏观调整以及人们生活水平的逐渐提高，国内汽车、家电、电子电气等行业发展迅速，这也拉动了这些行业中广泛应用的塑料产业的快速发展。其中，具有阻燃性的改性塑料的需求量增长迅速。在这些阻燃改性料中，有63%要求达到UL94V-0级。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（Acrylonitrile Butadiene Styrene, ABS）是一种综合性能优良的高分子材料，其阻燃制品广泛应用于家电、汽车、电子电气等领域，市场对其需求量也在逐年增加。然而，对于非成炭性的ABS，市场上基本没有可以通过UL94V-0级测试的无卤阻燃ABS产品；另一方面，逐渐严格的环保法规对市场上普遍存在的通过添加小分子含卤阻燃剂获得V-0级阻燃性能的ABS的限制会越来越大。因此研发可以被市场和环境同时接受的V-0级阻燃ABS显得越来越重要。为了解决上述问题，本文以疏水性氢氧化镁（MH）纳米粒子和环保型高分子含溴化合物溴代聚苯乙烯（BPS）作为复合阻燃剂，POE接枝马来酸酐（POE-g-MAH）和ABS高胶粉作为复合增韧剂，通过熔融共混法制备了ABS阻燃材料，并且系统地研究了复合材料的力学性能、阻燃性能、热稳定性能及热降解机理。本论文的主要内容及成果如下：（1）以苦卤和氨水为原料，硬脂酸镧（LS）为改性剂，采用常温下直接沉淀法制备疏水性的氢氧化镁（MH）纳米粒子。并采用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、热重分析（TG）、X射线衍射（XRD）、接触角测试等手段对MH粒子进行表征。采用熔融共混法制备了ABS/MH二元复合材料，分析了MH粒子表面改性对力学性能的影响。结果表明LS通过化学方式使MH纳米粒子表面由亲水性变为疏水性，改性MH可有效地提高ABS/MH复合材料的力学性能。（2）以疏水MH纳米粒子和BPS/Sb2O3为复合阻燃剂，POE-g-MAH和ABS高胶粉为复合增韧剂，采用熔融共混法制备阻燃ABS共混料，研究了共混材料的力学性能和阻燃性能，并分析了MH和BPS/Sb2O3的协同阻燃作用。结果表明：40份的MH和20份的BPS/Sb2O3作为复合阻燃剂，阻燃材料的氧指数达到25，并通过UL-94V-0测试，复合增韧剂含量为40wt%时，阻燃材料的冲击强度提高至6.7kJ/m2，而阻燃性能几乎无变化。另外，附加实验结果表明MH和BPS/Sb2O3可以起到协同阻燃的效果。MH的加入可以使多元阻燃材料通过UL-94V-0测试所需要的BPS/Sb2O3的添加量由25phr降低至20phr，同时改善燃烧时的发烟状况，并且可以阻止复合材料燃烧时的软化流动，而BPS/Sb2O3的加入则可以改善MH的阻燃效率。（3）采用热重分析法对ABS，ABS/MH及ABS/MH/BPS/Sb2O3多元阻燃材料的热性能进行了分析，并使用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法计算了ABS，ABS/MH及ABS/MH/BPS/Sb2O3多元阻燃材料的降解活化能，继而研究了其热降解动力学。研究结果表明：和纯的ABS相比，ABS/MH的热稳定性提高，而ABS/MH/BPS/Sb2O3的热稳定性却有所降低。另外，纯ABS的活化能小于ABS/MH而大于ABS/MH/BPS/Sb2O3。这主要归结于两种阻燃剂不同的阻燃机理和阻燃效率：具有高阻燃效率的Br-Sb体系在气相中起作用，效率较低的MH在凝聚相起作用；单独使用MH阻燃时，会提高其降解活化能，而二者协同阻燃时，Br-Sb阻燃体系则占主导地位，因此其活化能降低。