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经营许可证编号：粤B2-木粉/聚丙烯复合材料的阻燃与抗静电性能研究--《东北林业大学》2015年硕士论文
木粉/聚丙烯复合材料的阻燃与抗静电性能研究
【摘要】：木塑复合材料主要是由两种可燃且电绝缘性能较好的热塑性塑料和木质纤维材料组成,当作为建筑和装饰材料使用时具有火灾隐患,易产生静电,尤其是当应用在手术室、电子元件制作车间等重要领域时,对其进行阻燃及抗静电处理尤为重要,因此,本文主要分析探讨了阻燃抗静电木粉/聚丙烯(WF/PP)复合材料的抗静电性能、燃烧性能、热降解行为和力学性能。抗静电性能研究表明,阴离子型抗静电剂SAS-93、导电炭黑VXC72和可膨胀石墨(EG)均可以使WF/PP复合材料的表面电阻率降低到109Ω以下,在不同程度上赋予材料良好的抗静电性能；导电炭黑与可膨胀石墨在WF/PP复合材料中具有协同抗静电作用,并且其添加量分别在4份和10份时体系出现“渗滤阈值”现象；当导电炭黑在聚合物基体中实现均匀连续分布,且相邻导电炭黑粒子间达到一定距离时,WF/PP复合材料表现出良好的抗静电性能。力学性能分析表明,阴离子型抗静电剂SAS-93和EG的添加对WF/PP复合材料的力学强度具有一定的不利影响,但具有表面活性的导电炭黑一定程度上增强了复合材料的冲击强度。EG依靠高温下膨胀生成的蠕虫状炭层推迟WF/PP复合材料中聚丙烯的热降解,进而降低WF/PP复合材料的热释放和烟释放,并且增加其燃烧残余质量；聚磷酸铵(APP)则可以分解产生偏磷酸、多聚磷酸等酸性物质,可以在低温下催化木粉的成炭,进而降低WF/PP复合材料的热释放,但APP阻燃WF/PP复合材料存在烟释放较大的问题。在WF/PP复合材料中,APP和EG间存在协同阻燃作用,可以降低复合材料的热释放和烟释放,而且燃烧后的残余质量显著提高、炭层致密坚固,APP与EG的最佳复配比例为1：3；导电炭黑的添加有利于增强WF/PP和APP/WF/PP复合材料的阻燃性能,但削弱了EG/WF/PP复合材料的阻燃作用；硼酸锌(ZB)可以延长复合材料的点燃时间、增加其残炭率、降低烟释放,当其与APP的复配比例为1：3时,复合材料表现出较好的阻燃协同效应。力学性能分析表明,SAS/APP/ZB的添加对WF/PP复合材料的力学性能具有一定的不利影响。
【关键词】：
【学位授予单位】：东北林业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TQ325.14;TB33【目录】：
摘要4-5Abstract5-91 绪论9-16 1.1 本论文的研究意义9 1.2 聚烯烃抗静电性能的研究进展9-11
1.2.1 亲水性抗静电剂10
1.2.2 高分子永久型抗静电剂10-11
1.2.3 导电填料11 1.3 木塑复合材料阻燃性能的研究进展11-15
1.3.1 单一阻燃剂12-14
1.3.2 复配阻燃剂14
1.3.3 聚丙烯基木塑复合材料阻燃研究进展14-15 1.4 本论文研究的目的及主要内容15-162 实验部分16-20 2.0 实验原料16 2.1 实验设备及仪器16 2.2 材料制备16-17 2.3 性能测试及表征17-20
2.3.1 抗静电性能测试17-18
2.3.2 动态流变性能测试18
2.3.3 力学性能测试18
2.3.4 微观形貌表征(SEM)18
2.3.5 极限氧指数(LOI)18
2.3.6 燃烧性能测试(CONE)18-19
2.3.7 热重分析(TGA)19-203 木粉/聚丙烯复合材料抗静电性能研究20-31 3.1 引言20 3.2 抗静电剂对木粉/聚丙烯复合材料抗静电及力学性能的影响20-22
3.2.1 抗静电剂对木粉/聚丙烯复合材料抗静电性能的影响20-21
3.2.2 抗静电剂对木粉/聚丙烯复合材料力学性能的影响21-22 3.3 导电填料对木粉/聚丙烯复合材料抗静电及力学性能的影响22-25
3.3.1 导电填料对木粉/聚丙烯复合材料抗静电性能的影响22-24
3.3.2 导电填料对木粉/聚丙烯复合材料力学性能的影响24-25 3.4 聚丙烯型号对木粉/聚丙烯复合材料抗静电及力学性能的影响25-26
3.4.1 聚丙烯型号对木粉/聚丙烯复合材料抗静电性能的影响25-26
3.4.2 聚丙烯型号对木粉/聚丙烯复合材料力学性能的影响26 3.5 导电填料在木粉/聚丙烯复合材料中的协同抗静电作用26-28 3.6 导电炭黑在木粉/聚丙烯复合材料中的抗静电机理28-30
3.6.1 木粉添加量对木粉/聚丙烯复合材料抗静电性能的影响28-29
3.6.2 导电炭黑添加量对木粉/聚丙烯熔体流变性能的影响29
3.6.3 导电炭黑/木粉/聚丙烯复合材料的微观形貌分析29-30 3.7 本章小结30-314 木粉/聚丙烯复合材料阻燃性能研究31-37 4.1 引言31 4.2 EG与APP阻燃木粉/聚丙烯复合材料的燃烧性能31-35
4.2.1 EG阻燃木粉/聚丙烯复合材料的燃烧性能31-32
4.2.2 EG与APP阻燃木粉/聚丙烯复合材料的燃烧性能32-33
4.2.3 EG与APP阻燃木粉/聚丙烯复合材料的残炭形貌33-34
4.2.4 EG与APP阻燃木粉/聚丙烯复合材料的极限氧指数34-35 4.3 EG与APP阻燃木粉/聚丙烯复合材料的热降解行为35-36 4.4 EG与APP阻燃木粉/聚丙烯复合材料的力学性能36 4.5 本章小结36-375 阻燃抗静电木粉/聚丙烯复合材料性能研究37-52 5.1 引言37 5.2 CB/APP/EG处理木粉/聚丙烯复合材料的抗静电性能37-38 5.3 CB/APP/EG处理木粉/聚丙烯复合材料的阻燃性能38-46
5.3.1 CB/APP/EG处理木粉/聚丙烯复合材料的燃烧性能38-45
5.3.2 CB/APP/EG处理木粉/聚丙烯复合材料的热降解性能45-46
5.3.3 CB/APP/EG处理木粉/聚丙烯复合材料的力学性能46 5.4 SAS/APP/ZB处理木粉/聚丙烯复合材料的抗静电性能46-47 5.5 SAS/APP/ZB处理木粉/聚丙烯复合材料的阻燃性能47-51
5.5.1 SAS/APP处理木粉/聚丙烯复合材料的阻燃性能47-48
5.5.2 SAS/APP/ZB处理木粉/聚丙烯复合材料的阻燃性能48-51 5.6 本章小结51-52结论52-53参考文献53-57攻读学位期间发表的学术论文57-58致谢58-59
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