無鹵阻燃特殊結(jié)構(gòu)高抗沖聚苯乙烯-氫氧化鎂-微膠囊紅磷復(fù)合材料研究.pdf

1、無鹵阻燃是高分子材料阻燃領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢(shì)。通常情況下，在聚合物基體中引入無鹵阻燃劑后往往會(huì)降低材料的加工性能和力學(xué)性能。因此，研究不同阻燃劑之間的協(xié)同作用和提高阻燃劑的利用效率非常重要。本文選用氫氧化鎂(MH)和微膠囊紅磷(MRP)作為無鹵阻燃劑，高抗沖聚苯乙烯(HIPS)作為基體，首先制備出一系列阻燃劑在基體中均勻分布的均質(zhì)復(fù)合材料，研究 MH和 MRP之間的協(xié)同阻燃效應(yīng)以及 MRP用量對(duì)復(fù)合材料的熱氧化降解行為和燃燒性能的影響，然

2、后使阻燃劑在 HIPS基體中非均勻分布，制備一系列具有特殊結(jié)構(gòu)的HIPS/MH/MRP復(fù)合材料，采用多種手段研究了復(fù)合材料的熱分解和燃燒性能。論文的主要內(nèi)容如下：
　　1.采用熔融共混方法制備一系列不同組成的 HIPS/MH/MRP均質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。利用熱分析(TA)、掃描電子顯微鏡(SEM)、極限氧指數(shù)(LOI)、水平垂直燃燒(UL-94)、錐形量熱分析(CCT)、紅外光譜(FTIR)、X-射線衍射(XRD)等手段詳細(xì)研究了復(fù)合

3、材料的熱分解行為和燃燒性能。結(jié)果表明：MRP的氧化反應(yīng)對(duì)HIPS/MH/MRP復(fù)合材料的熱分解行為有很大影響；HIPS/MH/MRP復(fù)合材料在空氣中熱分解和燃燒時(shí)能在材料表面生成一層光滑、致密、連續(xù)的殘余物炭層；MH和 MRP對(duì) HIPS具有顯著的協(xié)同阻燃作用，兩者以適當(dāng)比例共用時(shí)能明顯提高復(fù)合材料的阻燃性能，降低阻燃劑用量。隨著 MRP用量增加， HIPS/MH/MRP復(fù)合材料的阻燃性能先增加達(dá)到峰值，然后下降。MRP用量過多時(shí)不僅阻

4、燃性能降低，發(fā)煙量也會(huì)增加。
　　2.首先采用熔融共混方法制備一系列不同組成的均質(zhì)結(jié)構(gòu) HIPS/MH/MRP復(fù)合材料薄片，然后利用層疊熱壓方法制備出3種不同類型的非均質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料:（1）阻燃劑含量從表層到芯層呈對(duì)稱性梯度分布的梯度結(jié)構(gòu)復(fù)合材料；（2）阻燃劑分別富集在復(fù)合材料的上下表面、中間為純 HIPS的夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料；（3）阻燃劑沿著復(fù)合材料厚度方向呈交替層狀分布的交替結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。采用多種手段對(duì)上述不同復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)分

5、析和性能表征。結(jié)果表明：采用層疊熱壓方法能夠成功地制備出上述各種特殊結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)復(fù)合材料，與對(duì)應(yīng)的阻燃劑含量相同的均質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料相比，這些特殊結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中阻燃劑的利用效率更高，在熱氧化降解和燃燒過程中，在特殊結(jié)構(gòu)復(fù)合材料表面能夠生成一層光滑、致密、連續(xù)的殘余物炭層，起到防火屏障作用，阻止火焰區(qū)熱量向材料內(nèi)部傳遞和材料熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體向外逸出。尤其是在燃燒初期，這些特殊結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的熱釋放速率、熱釋放量、煙釋放速率和煙釋放量都明