EPDM的阻燃性能研究

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三元乙丙橡胶(EPDM)是由乙烯、丙烯和少量非共轭二烯共聚而成的,具有卓越的耐老化性、耐候性,被称为“无龟裂”橡胶,可广泛应用于交通、建筑、电子电器等与人们生活息息相关的各个领域,已经成为全球用量第三的合成橡胶,但是EPDM本身易燃(极限氧指数约为19%),在燃烧时会释放大量热量及烟雾,易导致火灾的发生。这些问题限制了EPDM在阻燃要求级别较高的行业中应用,因此对EPDM的阻燃研究具有重要意义。二烷基次膦酸铝(ADP)是近年来开发的一种新型的绿色环保阻燃剂,具有热稳定性高、含磷量高、无毒环保、与环境相容性良好等优点,目前已经在尼龙等高分子材料上得到应用,表现出优异的阻燃性能、机械加工性能以及电性能。为了提高EPDM的阻燃性能,本文利用ADP、ADP与氮系阻燃剂三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)复配阻燃EPDM,并以可膨胀石墨(EG)、八乙烯基笼型倍半硅氧烷(OVP)分别作为ADP/MPP的协效阻燃剂,讨论不同阻燃体系对EPDM阻燃性能和力学性能的影响。实验采用极限氧指数仪、锥形量热仪、烟密度箱、热重分析仪分别从氧指数、热释放、烟释放、热稳定性等方面评价了ADP对EPDM的阻燃性能的影响,结果表明,在EPDM中填充30phr ADP时,材料的氧指数提高至35%,达到难燃级别;热释放速率和总释放热、总生烟量、烟密度等参数均得到有效降低;ADP的加入,提高了EPDM的热稳定性,延缓了EPDM的热降解。基于磷-氮协同作用,分别选用选用三种不同的氮系阻燃剂—三聚氰胺(MC)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)和三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)与ADP复配使用,其中ADP/MPP的复配方式具有最佳的阻燃效果。研究了ADP/MPP的配比及添加量对EPDM阻燃性能及力学性能的影响。结果表明,ADP与MPP的质量比为2:1时,材料的阻燃性能最佳,总添加量为30phr时,氧指数可达到36%,与纯EPDM相比,复合阻燃材料的最大热释放速率降低了50.2%,总释放热降低了25.9%,总生烟量降低了22.3%,最大烟密度降低了18.7%,同时该复合体系具有较小的放热指数和生烟指数。研究了炭黑N330的用量对ADP/MPP/EPDM复合体系阻燃性能的影响,发现体系中炭黑可以提高EPDM的阻燃性能,并起到抑烟作用。研究了EG、OVP分别作为ADP/MPP的阻燃协效剂,对EPDM阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,EG能进一步有效的降低体系的热释放速率、总释放热、总生烟量等,但是使体系的氧指数下降严重,对体系的力学性能有一定损害。OVP能提高EPDM硫化胶的交联密度,提高体系的力学性能,但因添加量小,对EPDM的阻燃性能影响不明显。
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