文档介绍：中国科学技术大学
硕士学位论文
膨胀阻燃丁苯橡胶及三元乙丙橡胶/聚丙烯材料的制备和性能研
究
姓名:乔治华
申请学位级别:硕士
专业:安全技术及工程
指导教师:胡源;宋磊
2011-05-10
摘要
摘要
膨胀型阻燃剂是近年来颇受大家关注的一类新型无卤的阻燃剂,这类阻燃剂
阻燃效果好,在高分子材料阻燃研究领域的应用越来越广泛。它具有阻燃性能高、
无熔滴行为,低烟、无毒和没有腐蚀气体生成的特点。本文通过对大量的国内外
文献进行调研,并且结合本实验室的相关工作,分析研究了丁苯橡胶(SBR)和三
元乙丙橡胶/聚丙烯(EPDM/PP)的阻燃技术以及稀土类化合物的作用等。本文以
SBR和EPDM/PP为基体,用膨胀阻燃体系中的典型阻燃剂聚磷酸铵(APP)/季戊四
醇(PER)组合,制备了膨胀阻燃材料,并对其热稳定性和阻燃性能进行测试,重
点考察了稀土盐及铁基蒙脱土对膨胀阻燃剂的协同增效作用,对其热稳定性以及
协效机理进行分析。
稀土元素的研究日益热门,其应用也日益广泛,尤其是在研制现代的一些新
型功能性材料领域的应用,稀土元素已成为不可缺少的原料。本文研究了磷酸铈
对SBR和EPDM/PP复合材料的协效阻燃性能、机械性能、以及碳层微观结构等的
影响。研究结果表明,磷酸铈盐对改善膨胀性阻燃SBR和EPDM/PP材料的垂直燃
烧等级、减少热释放和增强物理机械性能等发挥一定的积极作用,是一种比较好
的阻燃协效剂。
本论文的主要研究工作有以下几方面:
1. 为了能够有效缓和膨胀阻燃材料耐水性能差的缺点,本文用聚氨脂树脂包裹
的APP(PUMAPP)和PER复配组成膨胀性体系用来阻燃SBR,制备了膨胀型阻
燃SBR。其阻燃性能主要用氧指数法(LOI)和垂直燃烧(UL-94)表征。通过热重
分析(TGA)结果发现,添加阻燃剂后,SBR在高温区的热稳定性得到提高,
并且最后的碳残余量也有所增加。使用实时红外(FTIR)探测,结果显示,在
高温条件下,材料会形成一种含大量磷元素的稳固炭层。文中对添加不同阻
燃剂后材料燃烧性能、力学性能及水溶性等方面进行了对比。研究发现,在
添加量相同的情况下,用PUMAPP的阻燃性能要优于APP,其主要原因可能
与包裹后的APP的界面和在材料中分散性有关。
2. 以SBR为基体,在APP和PER组成的阻燃体系加入四价的磷酸铈(CeP(IV)),
考察了SBR在不同的CeP(IV)添加量下LOI以及UL-94等级的变化。同时,使
用TGA考察了空气条件下CeP(IV)对膨胀型阻燃SBR的热失重的影响,并用
FTIR对膨胀型阻燃SBR复合物进行实时监测和分析,对碳层的形貌进行了扫
描电镜(SEM)分析。
3. 在对EPDM/PP体系进行阻燃时,考察磷酸铈(CeP)以及铁基蒙脱土(Fe-MMT)
对膨胀体系的协效作用。利用LOI、UL-94和TGA研究了EPDM/PP材料的阻燃
性能和热稳定性,通过SEM观察了协效剂对材料燃烧后炭层的影响。本文研
I
摘要
究加入协效剂对材料在阻燃性能、成炭机理和热稳定性等方面的影响。

关键词:丁苯橡胶膨胀阻燃协效阻燃三元乙丙橡胶聚丙烯蒙脱土稀
土磷酸盐
II
ABSTRACT
ABSTRACT
Intumescent flame retardant(IFR) is a new type of halogen-free flame retardant and
has played an important role in improving the flame retardancy. IFR are generally
used in polymers because of their high efficiency, low dose levels, low smoke and
non-toxic and so on. In this paper, the development of flame retardant styrene
butadiene rubber(SBR) and EPDM/PP as well as the research progress of flame
retardant were explored based on the related work in our laboratory and literatures.
SBR and EPDM/PP were used as matrix and the typical IFR syste