蒙脱土及其纳米复合物阻燃ABS的制备、结构与性能研究

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本文研究了酚醛环氧树脂(NE)与芳基磷酸酯对ABS的协同阻燃效应,并将酚醛环氧树脂/有机蒙脱土(NE/OMMT)纳米复合物与芳基磷酸酯复配,制得阻燃性能和力学性能良好的无卤阻燃ABS。利用原位乳液聚合法制得高蒙脱土含量的聚丙烯酸丁酯/有机蒙脱土(PBA/OMMT)纳米复合物,并将其作为母料与ABS进一步熔融插层制得阻燃性能和力学性能较好的ABS/OMMT纳米复合阻燃材料。采用TGA、FTIR、锥形量热仪(CONE)和XRD、TEM等方法进行了表征,主要研究内容和成果包括: 第一,研究了NE与异丙苯基苯基磷酸酯(IPP)、间苯二酚双(二苯磷酸酯)(RDP)的质量比及总用量对ABS阻燃性能和力学性能的影响,发现NE与RDP具有更好的协同阻燃效应。当NE与RDP的质量比为2:3,总用量为15wt%时,阻燃ABS的LOI高达37.0%,冲击强度为7.6 kJ.m<-2>,拉伸强度为45.4MPa。TGA和FTIR分析结果显示:NE-RDP中两物质的热失重过程类似,使二者产生良好的协同成炭效应,延缓ABS的分解且提高成炭率,从而提高ABS的阻燃性。 第二,将NE与少量OMMT制成纳米复合物,再与RDP复配,可显著提高ABS的阻燃性能。当OMMT用量为0.5wt%,NE和RDP用量分别为6wt%和9wt%时,阻燃ABS氧指数达39.0%。XRD和TEM表明蒙脱土片层在阻燃ABS中剥离,有助于燃烧过程中形成更加坚固的阻隔层。 第三,采用原位乳液聚合法制得蒙脱土含量高达50wt%的聚丙烯酸丁酯/有机蒙脱土(PBA/OMMT)纳米复合阻燃母料PBA/OMMT-50。XRD表明,PBA/OMMT-50阻燃母料中OMMT片层间距从2.38nm增大到3.77nm,形成了插层型纳米复合材料。 第四,应用PBA/OMMT阻燃母料与ABS进一步熔融插层制得阻燃性能良好的ABS/OMT纳米复合材料,且可较好保持ABS原有力学性能:使用PBA/OMMT-40母料,当OMMT含量为5wt%时,ABS/OMMI’纳米复合阻燃材料的PHRR为709.5 kW.m<-2>,比纯ABS降低30.7%,冲击强度和拉伸强度分别为7.8 kJ.m<-2>和39.5MPa。XRD和TEM表明ABS/OMMT纳米复合阻燃材料中OMMT’片层基本剥离。
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