亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        堿式碳酸鎂基復(fù)合阻燃劑的制備及其阻燃性能研究

        2021-02-02 11:27:38朱興坤龐洪昌寧桂玲
        無(wú)機(jī)鹽工業(yè) 2021年2期
        關(guān)鍵詞:復(fù)合材料

        鄭 楠,田 朋,朱興坤,孫 雪,龐洪昌,寧桂玲

        (大連理工大學(xué)精細(xì)化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連116024)

        近幾年, 無(wú)鹵阻燃劑因?yàn)榫哂协h(huán)境友好性和無(wú)腐蝕性而備受關(guān)注[1]。 鋁系與鎂系阻燃劑因具有優(yōu)異的阻燃性、抑煙性和無(wú)毒性等而得到廣泛應(yīng)用[2-3]。 但是因?yàn)榇罅康拈_(kāi)采使其資源量下降,因此堿式碳酸鎂[4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O]作為新興無(wú)機(jī)阻燃填料, 憑借更為低廉的價(jià)格和更為廣泛的阻燃溫度范圍進(jìn)入人們眼簾[4-5]。

        堿式碳酸鎂作為無(wú)機(jī)阻燃劑添加到高分子基體材料時(shí),通常會(huì)起到阻燃和填充兩種效果,堿式碳酸鎂單獨(dú)作為阻燃劑使用時(shí)阻燃效率比較低, 導(dǎo)致在聚合物中添加量高, 勢(shì)必造成高分子基復(fù)合材料的加工性能和力學(xué)性能均嚴(yán)重惡化[6-9]。 為了提高其在高分子材料中應(yīng)用的綜合性能,本論文采用自制的硅烷改性堿式碳酸鎂納米片與 Mg(OH)2和 Al(OH)3復(fù)配,利用復(fù)合阻燃劑分解過(guò)程中的協(xié)同作用,得到成本較低、性能較好的Mg(OH)2-堿式碳酸鎂-Al(OH)3協(xié)同乙烯-醋酸乙烯共聚物 EVA 阻燃復(fù)合材料。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 原料

        EVA: 臺(tái)灣塑料工業(yè)股份有限公司; 堿式碳酸鎂:自制;氫氧化鎂:美國(guó)雅寶公司;氫氧化鋁:合肥中科阻燃新材料有限公司。

        1.2 儀器與設(shè)備

        SU-70B 型密煉機(jī)、YE2 型塑料粉碎機(jī)、PP170002 型壓力成型機(jī)、VG-190452 型熔融指數(shù)儀、JSL-5000N 型電子拉力試驗(yàn)機(jī)、CZF-5 型水平垂直燃燒測(cè)試儀、ICONE CLASSIC 11367 型錐形量熱測(cè)試儀。

        1.3 試樣制備

        在150 ℃的密煉機(jī)中將EVA 和阻燃劑(堿式碳酸鎂+氫氧化鎂+氫氧化鋁) 按照質(zhì)量比40∶60 熔融混合20 min, 密煉機(jī)有2 個(gè)閉式轉(zhuǎn)子以反轉(zhuǎn)方式運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行混合;此后,在150 ℃、10 MPa 工藝條件下將混合好的物料在壓力成型機(jī)中成型30 min, 制得厚度分別為1 mm 和3 mm 的EVA 阻燃復(fù)合材料片材,將片材加工為標(biāo)準(zhǔn)試樣,樣品配方和組成見(jiàn)表1。

        表1 樣品配方和主要化學(xué)組成 %

        1.4 測(cè)試與表征

        復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率按GB/T 10654—2001《高聚物多孔彈性材料拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率的測(cè)定》測(cè)試,拉伸速率為200 mm/min;復(fù)合材料的垂直燃燒性能按GB/T 2408—2008《塑料燃燒性能的測(cè)定水平法和垂直法》測(cè)試,試樣尺寸為 127 mm×12.7 mm×3 mm; 參照 ISO 5660-1-2002《錐形量熱法》, 通過(guò)錐形量熱儀測(cè)試復(fù)合材料的燃燒行為,外部輻射熱通量為50 kW/m2,試樣尺寸為100 mm×100 mm×3 mm。

        2 結(jié)果討論

        2.1 堿式碳酸鎂粉體的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)分析

        采用本課題組之前發(fā)表的合成方法合成了堿式碳酸鎂納米片[10]。 利用 X 射線粉末衍射分析了所制備的堿式碳酸鎂樣品(如圖1 所示),與標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDS 25-0513 比對(duì), 結(jié)果表明其晶體結(jié)構(gòu)與之相一致,為單斜晶體 4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O,其 XRD譜圖峰型尖銳,說(shuō)明樣品結(jié)晶度高。其中最強(qiáng)衍射峰為(011)晶面。

        由于堿式碳酸鎂是一種親水疏油型無(wú)機(jī)物,容易產(chǎn)生顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象,為了降低粉體團(tuán)聚程度,提高其在高分子樹(shù)脂中的分散性和相容性, 所制備的堿式碳酸鎂經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑(KH550)干法表面處理改性,改性后樣品通過(guò)掃描電鏡表征(見(jiàn)圖2)。 由圖2可見(jiàn),粉體呈現(xiàn)均勻分散狀態(tài),平均粒徑約為2.5 μm,最大粒徑約為10 μm,與激光粒度儀分析結(jié)果一致。測(cè)量豎起來(lái)的片狀顆粒,得到納米片的厚度約為100 nm。

        圖1 堿式碳酸鎂粉體的 XRD 譜圖

        圖2 堿式碳酸鎂粉體的 SEM 照片

        2.2 阻燃劑的熱分解行為

        圖3 為堿式碳酸鎂、 氫氧化鋁和氫氧化鎂在空氣中的熱重曲線。 從圖3 可見(jiàn),3 種無(wú)機(jī)物在升溫過(guò)程中均產(chǎn)生顯著的質(zhì)量損失。 氫氧化鋁的分解起始溫度為230 ℃,并且在230~340 ℃質(zhì)量損失為29.9%。氫氧化鎂分解起始溫度為 300 ℃,在 300~400 ℃質(zhì)量損失為33.8%。堿式碳酸鎂分解起始溫度為240 ℃,熱質(zhì)量損失主要分為3 個(gè)階段:第一個(gè)階段在240~340 ℃,熱質(zhì)量損失為 8.66%;第二階段在 340~510 ℃,熱質(zhì)量損失為 34.28%;第三階段在 510~590 ℃,熱質(zhì)量損失為3.83%。當(dāng)溫度達(dá)到800 ℃時(shí),堿式碳酸鎂的總質(zhì)量損失分別比氫氧化鋁和氫氧化鎂高18.45%和21.88%。 由此可見(jiàn),堿式碳酸鎂在受熱過(guò)程中可以產(chǎn)生更多的不可燃?xì)怏w(二氧化碳和水蒸氣),而且作用溫度范圍更寬。 但是當(dāng)堿式碳酸鎂與基體樹(shù)脂混合時(shí),由于起始分解溫度低會(huì)造成在質(zhì)量損失第一階段釋放出的結(jié)晶水使基體發(fā)泡,增大了聚合物和空氣的接觸面積,加快復(fù)合材料的燃燒。 因此將氫氧化鋁、氫氧化鎂和堿式碳酸鎂復(fù)配,通過(guò)復(fù)配比例的調(diào)整實(shí)現(xiàn)協(xié)效阻燃的作用。

        圖 3 Al(OH)3、Mg(OH)2 和堿式碳酸鎂的熱重曲線

        2.3 EVA 復(fù)合材料的力學(xué)性能和熔融指數(shù)

        拉伸性能為電纜料重要的力學(xué)性能指標(biāo), 熔融指數(shù)為電纜料重要的加工性能指標(biāo), 本文對(duì)比研究了3 種阻燃劑復(fù)配以及基體樹(shù)脂改變對(duì)EVA 阻燃復(fù)合材料拉伸性能的影響,結(jié)果見(jiàn)表2。

        表2 復(fù)合阻燃材料的力學(xué)性能與熔融指數(shù)

        1)復(fù)配阻燃劑。 表2 A 組中3 種阻燃劑的斷裂伸長(zhǎng)率依次減小而拉伸強(qiáng)度依次增大。 非常明顯地看出A1、A2 的熔融指數(shù)較A3 好,綜合考慮最終選擇A2 作為復(fù)配阻燃劑。

        2)基體樹(shù)脂。 從表 2 的 B 組中不難看出,隨著相容劑(LDPE-g-MAH)的加入拉伸強(qiáng)度和熔融指數(shù)依次增大而斷裂伸長(zhǎng)率依次減小。 而按照電纜國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17650.2—1999《取自電纜或光纜的材料燃燒時(shí)釋出氣體的試驗(yàn)方法》和GB/T 17651.2—1998《電纜或光纜在特定條件下燃燒的煙密度測(cè)定》(拉伸強(qiáng)度≥9 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率≥150%)的要求,B組并不符合。 因此在B 組的基礎(chǔ)上再一次調(diào)整得到C組。 從C 組中可以非常明顯看出C3 性能更加優(yōu)異。

        2.4 EVA 復(fù)合材料的阻燃性能

        2.4.1 垂直燃燒性能測(cè)試

        表 3 給出了 A、B、C 這 3 組的垂直燃燒數(shù)據(jù),測(cè)試結(jié)果表明,3 組數(shù)據(jù)都符合塑料阻燃性等級(jí)UL-94 的V-0 的標(biāo)準(zhǔn)要求。 由于阻燃劑的添加量達(dá)到60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),屬于高濃度添加,因此阻燃材料都達(dá)到了V-0 級(jí)要求。

        表3 復(fù)合阻燃材料的UL-94 垂直燃燒測(cè)試

        2.4.2 模擬小型火災(zāi)阻燃測(cè)試

        由垂直燃燒阻燃測(cè)試可知, 基體樹(shù)脂、EVA/堿式碳酸鎂和基體樹(shù)脂/復(fù)配阻燃劑3 種復(fù)合材料均達(dá)到V-0 級(jí)要求。 為了更真實(shí)反映阻燃復(fù)合材料在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的燃燒情況,將阻燃劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)定為60%,對(duì)基體樹(shù)脂、EVA/堿式碳酸鎂和基體樹(shù)脂/復(fù)配阻燃劑3 種復(fù)合材料在錐型量熱儀上做了模擬小型火災(zāi)測(cè)試,得到了3 種復(fù)合材料的熱釋放速率(HRR)曲線,結(jié)果如圖 4a 所示。由圖 4a 可知,EVA/堿式碳酸鎂和基體樹(shù)脂/復(fù)配阻燃劑這2 個(gè)樣品的點(diǎn)燃時(shí)間為50 s 左右,且總?cè)紵龝r(shí)間大致均為450 s。 而基體樹(shù)脂的點(diǎn)燃時(shí)間為25 s 左右,且總?cè)紵龝r(shí)間大致為260 s。 基體樹(shù)脂材料在125 s 熱釋放速率達(dá)到 782.20 kW/m2,平均每 1 min 熱釋放速率為388.83 kW/m2。 堿式碳酸鎂/EVA 復(fù)合材料在165 s 熱釋放速率達(dá)到212.30 kW/m2, 平均每1 min熱釋放速率為224.93 kW/m2。 而復(fù)配阻燃劑/基體樹(shù)脂復(fù)合材料在170 s 熱釋放速率達(dá)到181.06 kW/m2,平均每1 min 熱釋放速率為222.65 kW/m2。 復(fù)配阻燃劑/基體樹(shù)脂復(fù)合材料點(diǎn)燃時(shí)間和總?cè)紵龝r(shí)間分別減少了25 s 和190 s,熱釋放速率比基體樹(shù)脂降低了53.4%。結(jié)果表明,復(fù)配阻燃劑在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)能有效提高復(fù)合材料的阻燃性能。

        為了避免煙霧的二次危害,并且符合環(huán)保要求,阻燃劑的抑制煙霧性能也是評(píng)價(jià)其阻燃性能的一個(gè)重要指標(biāo)。為了評(píng)估復(fù)配阻燃劑的抑煙效果,對(duì)基體樹(shù)脂、 堿式碳酸鎂/EVA 和復(fù)配阻燃劑/基體樹(shù)脂三者進(jìn)行煙釋放速率(SPR)檢測(cè),結(jié)果如圖4b 所示。由圖4b 可知,在燃燒過(guò)程中,復(fù)配阻燃劑/基體樹(shù)脂和堿式碳酸鎂/EVA 與純基體樹(shù)脂相比煙釋放速率明顯偏低。 基體樹(shù)脂在125 s 時(shí)煙釋放速率達(dá)到最大,為 0.116 m2/s。 堿式碳酸鎂/EVA 在 290 s 時(shí)煙釋放速率達(dá)到最大,為0.036 m2/s。 而復(fù)配阻燃劑/基體樹(shù)脂在325 s 時(shí)煙釋放速率達(dá)到最大,為0.032 m2/s,與基體樹(shù)脂和堿式碳酸鎂/EVA 復(fù)合材料相比分別整整晚了200 s 和35 s。這說(shuō)明復(fù)配阻燃劑比純堿式碳酸鎂在燃燒過(guò)程中形成的炭層更密集,殘?zhí)苛扛唷?/p>

        圖4 材料的熱釋放率(HRR)和煙釋放速率(SPR)曲線

        3 結(jié)論

        1)按 m(EVA)∶m(LDPE-g-MAH)∶m(POE)∶m(堿式碳酸鎂)∶m[Mg(OH)2]∶m[Al(OH)3]=35∶3∶2∶15∶22.5∶22.5 制備的復(fù)合阻燃材料的斷裂伸長(zhǎng)率為155.07%,拉伸強(qiáng)度為9.73 MPa,每10 min 熔融指數(shù)為1.00 g, 滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)于電纜保護(hù)套力學(xué)性能的要求,同時(shí)熔融指數(shù)達(dá)到了加工要求。2)堿式碳酸鎂由于起始分解溫度低會(huì)造成在質(zhì)量損失第一階段釋放出的結(jié)晶水使基體發(fā)泡, 增大了聚合物和空氣的接觸面積,加快復(fù)合材料的燃燒。 而通過(guò)和氫氧化鎂、氫氧化鋁復(fù)配可以有效改善堿式碳酸鎂這一缺點(diǎn),使得聚合物在燃燒過(guò)程中形成密集的炭層并增加了殘?zhí)苛俊?3) 對(duì)復(fù)合阻燃材料進(jìn)行阻燃性能測(cè)試,在UL-94 測(cè)試下都達(dá)到了V-0 標(biāo)準(zhǔn)。 在模擬小型火災(zāi)測(cè)試中展現(xiàn)出了良好的綜合阻燃性能。

        猜你喜歡
        復(fù)合材料
        淺談現(xiàn)代建筑中新型復(fù)合材料的應(yīng)用
        金屬?gòu)?fù)合材料在機(jī)械制造中的應(yīng)用研究
        敢為人先 持續(xù)創(chuàng)新:先進(jìn)復(fù)合材料支撐我國(guó)國(guó)防裝備升級(jí)換代
        民機(jī)復(fù)合材料的適航鑒定
        復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)探討
        復(fù)合材料性能與應(yīng)用分析
        PET/nano-MgO復(fù)合材料的性能研究
        ABS/改性高嶺土復(fù)合材料的制備與表征
        聚乳酸/植物纖維全生物降解復(fù)合材料的研究進(jìn)展
        TiO2/ACF復(fù)合材料的制備及表征
        又大又长粗又爽又黄少妇视频| 国产麻豆精品久久一二三| 国产精品三级在线不卡| 中国免费看的片| 中文字幕一区二区三区乱码| 久久久久中文字幕无码少妇| 97自拍视频国产在线观看 | 侵犯了美丽丰满人妻中文字幕| 国产精品天天看天天狠| 国产97色在线 | 亚洲| 国产免费av片在线观看播放| 最新国产成人自拍视频| 色哟哟亚洲色精一区二区| 久久久久久国产精品免费免费男同 | 亚洲国产精品无码一线岛国| 国产av丝袜旗袍无码网站| 人妻无码视频| 免费在线av一区二区| 中国一级黄色片久久久| 久久中文精品无码中文字幕下载| 亚洲AV秘 无码一区二p区三区| 一道本中文字幕在线播放| 亚洲综合极品美女av| 饥渴的熟妇张开腿呻吟视频| 天天插视频| 国语对白自拍视频在线播放| 在线中文字幕乱码英文字幕正常| 欧美亚洲日本国产综合在线| 韩日无码不卡| 你懂的视频网站亚洲视频| 国产福利永久在线视频无毒不卡| 亚洲爆乳无码专区| 亚洲天堂av社区久久| 45岁妇女草逼视频播放| 久久久久国产一区二区| 日韩国产成人精品视频| 99视频一区二区日本| 成人亚洲精品777777| 在线观看av中文字幕不卡| 久久精品国产亚洲av调教| 国产成人av无码精品|