氢氧化镁阻燃HDPE/EVA共混物的形貌结构和性能研究

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高密度聚乙烯(HDPE)是综合性能优良的聚合物之一,已被广泛应用于日常生活和工业生产领域。但是易燃性极大限制HDPE的使用范围。氢氧化镁(MH)是近年来最有潜力的绿色环保无机阻燃材料之一。需要添加超过50wt%含量的MH才能使聚烯烃达到阻燃等级,但是加工性能和力学性能已经严重劣化。乙烯醋酸乙烯酯(EVA)具有优良的弹性、较低的粘度、一定的极性,将HDPE和EVA共混可以改善基体和无机粒子MH的相容性,实现共混材料优势互补。鉴于此,本文重点研究了增容剂,MH含量,不同VA含量的EVA, EVA含量,对HDPE/EVA/MH体系结构和性能影响。分别用旋转流变仪、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TG)、氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)以及锥形量热仪测试(CCT)对结构和性能进行了表征。本文通过简单快捷的熔融挤出共混方法制备了HDPE/EVA/MH复合材料,分别研究增容剂、MH含量、不同VA含量的EVA和EVA的含量对HDPE/EVA/MH复合材料加工性能、力学性能、热稳定性和阻燃性能的影响。期望研制出加工性能和使用性能优异的阻燃复合材料。本论文主要工作和结论如下:(1)MH通常要添加量很大才可以得到阻燃效果,添加量大使复合材料相容性变差。研究两种不同的增容剂HDPE-g-GMA, HDPE-g-MAH对HDPE/EVA/MH复合材料结构和性能影响。实验结果表明增容剂能增加界面结合力,改善复合材料力学性能,增加燃烧后残留物量,使阻燃性能提高。且增容剂HDPE-g-MAH比HDPE-g-GMA对体系增容作用强,但是HDPE-g-GMA对体系阻燃性能影响优于增容剂HDPE-g-MAH。(2)选择HDPE-g-MAH作为增容剂,研究MH含量对HDPE/EVA共混物结构和性能影响。结果表明MH能显著改善材料的阻燃性能,特别是MH的含量超过50wt%时阻燃性能更加优异。但是MH的加入使材料的加工性能和力学性能劣化。(3)研究了HDPE/EVA=(4:1)时,三种不同VA含量EVA (VA含量分别为15%,28%,40%)对HDPE/EVA/MH复合材料结构和性能的影响。结果表明VA含量为28%和40%时,相容性、力学性能、热稳定性随着VA含量增多变差,残留量先增加后减少。VA含量为15%时效果最佳.。(4)50%的MH添加量严重劣化了材料的加工性能和力学性能。研究了弹性体EVA含量对HDPE/EVA/MH复合材料结构性能影响。结果表明:EVA加入能改善HDPE/EVA/MH复合材料加工性能,使MH分散更加均匀,提高了复合材料的断裂伸长率,此外CCT测试表明EVA的加入还能降低燃烧过程中产生的热量和有毒气体。但是随着EVA增加,HDPE/EVA/MH复合材料垂直燃烧等级降低。
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