有机-无机复配阻燃体系阻燃聚甲醛的研究(2)

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1.3.1 主要研究内容 .. 5

1.3.2 研究的主要意义 . 5

2 实验部分 .. 6

2.1 实验试剂 6

2.2 实验仪器 6

2.3 聚甲醛样条的制备 .. 7

2.4 阻燃性能测试及表征 . 7

2.4.1 极限氧指数测试 . 7

2.4.2垂直燃烧测试 7

2.4.3 力学性能测试 .. 8

2.4.4 热重-差热分析（TG-DTA）表征 9

3 单一阻燃剂对POM阻燃性能的影响研究 .. 10

3.1 阻燃剂的筛选 .. 10

3.1.1 纯POM的性质 10

3.1.2 阻燃剂筛选 . 11

3.1.3 有效阻燃剂的热重分析 .. 12

3.2 单一阻燃剂对 POM阻燃影响试验 .. 15

3.2.1 POM/APP 复合材料 15

3.2.2 POM/MEL复合材料 .. 16

3.2.3 POM/PER 复合材料 17

3.2.4 POM/ATH复合材料 .. 18

4 复配阻燃体系各组分不同配比对 POM阻燃性能的影响 .. 19

4.1复配正交实验 19

4.1.1 APP、PER 及 MEL复合阻燃剂的配制 . 19

4.1.2 APP、PER 及 MEL 正交复配实验结果与分析 20

4.2 APP、PER、MEL及 ATH复配正交试验 .. 24

4.2.1 APP、PER、MEL及ATH 复合阻燃剂的配制 .. 24

4.2.2 APP、MEL、PER及ATH 正交复配实验结实验结果与分析 .. 25

4.3 APP、PER、MEL及硼酸锌复配正交试验 29

4.3.1 APP、PER、MEL及硼酸锌复合阻燃剂的配制 .. 30

4.3.2 APP、MEL、PER及硼酸锌正交复配实验结果与分析 .. 31

4.4 APP、PER、MEL及氧化铈复配正交试验 36

4.4.1 APP、PER、MEL及氧化铈复合阻燃剂的配制 .. 36

4.4.2 APP、PER、MEL及氧化铈正交复合阻燃实验结果与分析 37

5 结论与展望 .. 43

5.1 结论 43

5.2 展望 43

致谢 . 45

参考文献 . 46
1 绪论聚甲醛（POM）是二十世纪五十年代出现的一种热塑性工程塑料。1942 年美国杜邦公司申请了制造聚甲醛的第一个专利。1959年实现了均聚甲醛的工业化。上世纪 50年代末我国开始研制聚甲醛，2004年我国聚甲醛生产能力为 3.2万 t/a。近年来，国内聚甲醛消费量大大增加，年消费量 10万吨以上。随着聚甲醛产业在我国的迅猛发展和壮大，它的应用领域在不断的扩大，POM 的阻燃改性研究将愈加紧迫。这不仅是降低火灾危险、保证人民生命财产安全的需要，也是国家发展，企业创新的需要[1]。 1.1 聚甲醛阻燃的研究聚甲醛（POM）的氧指数（LOI）只有 15.0%，是其中一种最难阻燃的高分子材料之一。POM 的热稳定性较差，它受热易发生“拉链式”分解，分解并产生甲醛，甲醛又是极易燃烧会加速聚甲醛分解的有毒有害气体。POM 受酸性或碱性物质的影响很大，所以对阻燃剂要求十分苛刻，有些阻燃剂的分解也会引起聚甲醛的分解。因此聚甲醛阻燃的难度相当的大，只有很少的文献和专利报道聚甲醛的阻燃，这还是个世界性的难题。无机阻燃剂具有热稳定性好、毒性低、不产生腐蚀性气体、在存储过程中不挥发、不析出、有持久的阻燃效果等优点，并且原料来源也丰富，价格比较低廉。特别是现在对阻燃产品的环境安全性和使用安全性的要求日趋严格的情况下，无机阻燃剂显得越来越重要。其消费量逐年上升，现在已经占全球阻燃剂消费总量的一半以上。所以目前聚甲醛阻燃使用的无机阻燃剂大概有以下方向： 1.1.1 无机氢氧化物阻燃剂刘鹏波[2]等人选用Mg(OH) 2作为 POM的阻燃剂，研究了 Mg(OH) 2对 POM 阻燃效果及力学性能的影响。随着 Mg(OH)2阻燃剂加入的量的增加，POM的阻燃性能有较大提高，当Mg(OH)2的加入量为 60%时，极限氧指数由 15%提高到40%，水平燃烧速率由0.33 mm/s 降至0.31 mm/s。但是 POM 与Mg(OH)2的相容性差，它的加入使 POM 的力学性能大幅下降。冯定松[3]等人在聚甲醛中加入Al(OH) 3或Mg(OH)2，并研究了混合物的阻燃性能。研究结果表明：加入 40%的 Al(OH)3或 Mg(OH)2制得的阻燃型聚甲醛的燃烧速率降为纯共聚甲醛的一半，当Al(OH)3加入量占阻燃聚甲醛质量的 60%时，产物完全不燃；与 Al(OH)3相比 Mg(OH)2的阻燃效果比较差。将 Al(OH)3用铝偶联剂预处理后再与聚甲醛共混，能明显改善共混聚甲醛的力学性能，且不影响其阻燃性。加入硬脂酸锌可明显改进其流动性。两者并用可明显增强共混材料的强度及流动性。以 36%的POM、60%的Al(OH) 3、4%的铝酸酯偶联剂制得的Al(OH) 3阻燃聚甲醛的燃烧特性为 2s 内没有明火；拉伸强度为 18.2 MPa，缺口冲击强度为4.0 kJ/m2 [4]。