论文部分内容阅读
高密度聚乙烯(HDPE)作为世界上应用最广的聚合物之一，其易燃的问题限制了它的应用范围，目前应用较广的解决方法就是加入阻燃剂。红磷作为一种阻燃剂，由于其具有含磷量大，来源丰富等优点而得到了广泛的使用，但由于其不稳定，颜色较深等缺点限制了它的使用范围。为了解决红磷的这些缺点，本文采用了微胶囊化技术进行处理，制备了不同系列的微胶囊化红磷(MRP)，并将MRP应用于HDPE中，研究其对HDPE阻燃性能以及其他物理性能的影响，为其实际应用提供了理论数据。在本文中分别利用四种囊材(氢氧化铝，脲醛树脂，酚醛树脂，聚苯胺)对红磷进行微胶囊化处理，得到四种不同的MRP，并对其微胶囊化条件通过正交实验进行了优化，然后制备了MRP/HDPE复合材料，通过氧指数(LOI)，热重(TG)，扫描电镜(SEM)，X-射线衍射光谱(XPS)，循环伏安法(CVs)等测试手段对材料的各种性能进行了测试。同时还通过不同的动力学方法研究了氢氧化铝微胶囊化红磷/高密度聚乙烯(ATH-RP/HDPE)复合材料的热分解过程。研究结果表明：四种不同的MRP对HDPE均有阻燃效果，以氢氧化铝为囊材制备的微胶囊红磷(ATH-RP)用于HDPE中，在MRP添加量为8phr时，LOI最高为19.5；以脲醛树脂为囊材制备的微胶囊红磷(MF-RP)用于HDPE中，在MRP添加量为12phr时，LOI最高为20.0；以酚醛树脂为囊材制备的微胶囊红磷(PF-RP)用于HDPE中，在MRP添加量为12phr时，LOI最高为20.1。本文利用Invariant Kinetic Parameters(IKP)方法，Kissinger AkahiraSunose(KAS)方法和Flynn Wall Ozawa(FWO)方法对ATH-RP/HDPE复合材料热分解过程进行了计算，研究结果表明：添加ATH-RP对HDPE的稳定性影响较小，但4%-ATH-RP/HDPE复合材料(Einv=378.4±63.1kJ/mol)的活化能高于纯HDPE(Einv=194.7±99.1kJ/mol)，且FWO，KAS和IKP法计算得到的表观活化能很接近。掺杂态聚苯胺作为囊材的微囊化红磷(PANI-RP)，在添加量为40%时，LOI可以达到21.7，与HDPE相比提高了5.2个单位。力学性能在添加适量的DBSA-PANI-MRP时都得到了一定的改善，而且PANI-RP/HDPE复合材料的抗静电性也得到了改善，在添加量为30%时具有最低的电阻率，其数量级可以达到106，已经处于导体的范畴，此研究可扩大HDPE的使用范围。