有机硅阻燃剂的合成及其阻燃聚烯烃性能研究

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广泛应用的聚烯烃具有质轻、无毒,价格低廉,易加工成型和优良的力学性能、电性能和耐化学腐蚀性的优点,但其极易燃烧,使其应用受到限制。阻燃聚烯烃材料的研制取得很大进展,但对其阻燃性能和综合性能的提高仍然是人们研究的热点。基于此,本文合成了几种有机硅阻燃剂,并对几种新型阻燃聚烯烃材料进行研究,为制备高性能阻燃聚烯烃材料打下良好基础。本文探讨了各因素对有机硅SFR-Z1的影响,当反应温度为50℃,时间4h,分散剂用量为0.3ml,苯基硅烷与氨基硅烷的摩尔比为9:1时,SFR-Z1的产率最高,可达81.8%;在此基础上又制备了几种SFR-Z1的衍生物(SFR-Z2、SFR-Z3、SFR-Z4)的有机硅阻燃剂,并对其进行对比研究,结果表明,有机硅SFR-Z4聚烯烃材料各方面性能最优,随着其用量逐渐增加氧指数提高,体系的热稳定性增加,材料力学性能变化不大,电学性能下降不明显。将有机硅与Al(OH)3/Mg(OH)2复配,并研究填料的表面处理对材料综合性能的影响,结果表明,偶联处理后,填料分散性更好,材料的阻燃、力学和电性能均有提高。材料掺入有机硅后,氧指数提高,有机硅与Al(OH)3/Mg(OH)2存在很好的协同作用。同时,通过正交试验研究了有机硅与MP/PER复配体系力学性能、电性能和阻燃性能的变化,得到了该复合体系的最佳配比。将有机硅/金属氢氧化物阻燃体系与有机硅/膨胀阻燃体系进行对比研究,得到了最佳的有机硅/Al(OH)3/Mg(OH)2/PER低烟无卤阻燃聚烯烃复合材料。并在该阻燃材料中加入四种无机纳米氧化物,进一步对其配方进行优化设计,研究其性能变化,最终确定有机硅SFR-Z4与Al(OH)3、Mg(OH)2、PER、氧化硅复配的阻燃聚烯烃复合材料;此时材料的拉伸强度达12.54MPa,断裂伸长率为70.16%,弹性模量175N/mm2,体积电阻率4.45×1013·m,击穿场强24.86kV/mm,氧指数达33.0。
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