论文部分内容阅读
氢化聚苯乙烯-(乙烯丁烯无规共聚物)-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)是一种性能优良的热塑性弹性体，广泛应用于电器电缆，汽车制造、建筑等领域，但是易燃性制约着SEBS的广泛应用，因此其阻燃性能的研究受到国内外广泛的关注。随着阻燃标准的不断提高和人类环境保护意识的增强，针对常规阻燃剂的缺点，改进其性能和发展新型的阻燃材料变得日益迫切。聚合物/层状硅酸盐(PLS)纳米复合材料是一种低毒、高效、环保的阻燃体系，被誉为阻燃材料领域的革命性进展。但是PLS纳米复合材料的阻燃性能主要来自蒙脱土(MMT)无机片层的物理阻隔作用，对阻燃性能的提高有一定的限制，因此，进一步提高插层复合材料的阻燃性需要在插层基础上考虑其它途径。近年来发现，将传统阻燃剂与插层方法结合起来对聚合物进行阻燃是一种有效方法，不仅能够发挥传统阻燃剂阻燃效率高的优点，而且可以保留PLS复合材料阻燃性能的某些特点。
本研究首先采用熔融插层法制备了SEBS/蒙脱土复合材料。结合X-ray衍射和透射电镜分析了SEBS/蒙脱土复合材料的微观结构，通过锥形量热仪、氧指数仪、水平垂直燃烧仪评价复合材料的燃烧性能。并用拉伸、撕裂等实验研究了复合材料的力学性能。X-ray衍射及TEM结果表明，改性蒙脱土(OMMT)片层能较均匀的分散在聚合物基体中，且扩大了复合材料的层间距，改性前后蒙脱土的层间距由1.228nm增加为1.948nm，复合材料SEBS/OMMT5％层间距4.307nm，明显超过SEBS/MMT5％复合体系的层间距1.479nm。SEBS/OMMT复合材料与纯SEBS聚合物相比具有较低的热释放速率和质量损失速率，且随着OMMT添加量的增加，其热释放速率峰值降低愈明显。通过对SEBS/OMMT复合材料燃烧特性的研究和微观结构的分析，推断其阻燃性能主要来自蒙脱土无机片层的屏障阻隔作用，因此对聚合物阻燃性能的提高比较有限。为了进一步提高SEBS/OMMT复合材料的阻燃性能，并从实用性阻燃评价角度考虑，设想将传统阻燃方法与插层复合方法相结合对SEBS进行阻燃。
为了在SEBS/OMMT复合材料中添加常规阻燃剂Al(OH)3和红磷(RP)进一步提高其阻燃性，本研究还通过添加PP和SEBS-g-MA提高SEBS/OMMT复合材料的加工性能。实验证明，添加PP或SEBS-g-MA成分对SEBS/OMMT的阻燃性没有太大影响，但是能明显改善其加工性能，(特别是添加PP对复合材料SEBS/OMMT的加工性改善作用更明显)这为进一步添加较大量的传统阻燃剂创造了条件。在此基础上，在SEBS/PP/OMMT复合体系中添加Al(OH)3,RP分别制备了材料SEBS/PP/OMMT/Al(OH)3和SEBS/PP/OMMT/Al(OH)3/RP并对其进行了阻燃性能研究。锥形量热仪实验结果表明，复合材料SEBS/PP/OMMT/Al(OH)3，SEBS/PP/OMMT/Al(OH)3/RP更有效降低了材料的热释放速率、总热释放和质量损失速率。OMMT添量为10％，分别添加10％、20％和30％的Al(OH)3时，复合材料SEBS/PP/OMMT/Al(OH)3/RP的峰值热释放速率分别降低79.4％、85％和85.9％，表现出较好的阻燃性。采用氧指数以及水平垂直燃烧实验评价材料的燃烧性能，结果表明OMMT质量分数分别为5％、10％的SEBS/OMMT复合材料均不能通过UL-94实验，但是OMMT质量分数为20％的SEBS/OMMT复合材料在水平燃烧实验中能达到FH-3级。添加红磷可以使复合材料氧指数提高，且使其水平燃烧实验达到FH-1级，垂直燃烧实验达到FV-1级。
SEBS/蒙脱土复合材料的力学性能测试结果表明，SEBS/OMMT复合材料的拉伸强度、撕裂强度随OMMT含量的增加，均出现先增大后降低的趋势，在OMMT含量为5％～10％时复合材料的综合力学性能最佳。