PVC基复合材料阻燃及抑烟性能的研究

作     者：李承嗣 

作者单位：兰州理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐建林;李晓明

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：聚氯乙烯 纳米Sb2O3 八钼酸铵 阻燃性能 抑烟性能 

摘      要：聚氯乙烯(PVC)是一种重要的热塑性工程塑料,其产量仅次于聚乙烯位居世界第二,由于其具有高绝缘性、低收缩率、抗氧化和化学性能稳定等优异特性,被广泛应用于众多行业领域。在PVC的实际应用中,为了满足其加工需求往往需要加入大量的增塑剂,这使得PVC材料的阻燃性能严重下降,并在燃烧过程中产生大量烟雾,导致其在工程应用方面受到极大的限制。本文采用纳米SbO为阻燃添加剂,邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为增塑剂,制备出纳米SbO/DOP/PVC复合材料,研究了纳米SbO含量对PVC阻燃及抑烟性能的影响。然后以八钼酸铵(AOM)和蒙脱土(MMT)为抑烟组分,添加到纳米SbO/DOP/PVC阻燃复合材料中,制备出PVC基阻燃抑烟复合材料,研究了不同抑烟组分对PVC基复合材料阻燃性能和抑烟性能的影响。主要研究内容及结论概括如下:(1)采用KH-560对纳米SbO进行表面改性,并制备了纳米SbO/DOP/PVC复合材料,研究纳米SbO含量对PVC阻燃及抑烟性能的影响。结果表明:纳米SbO促进了PVC的热降解,降低了其热稳定性。纳米SbO的添加有效提高了PVC的阻燃性能和抑烟性能,当添加5 wt.%的纳米SbO时纳米SbO/DOP/PVC复合材料的综合性能最佳,其LOI提升至29.5%,UL-94等级为V-0级,其THR和TSR相比于纯PVC分别降低了24.3%和53.5%,且拉伸强度高于纯PVC。(2)通过熔融共混技术制备了纳米SbO/AOM/DOP/PVC复合材料,研究AOM含量对PVC基复合材料热稳定性和阻燃及抑烟性能的影响。结果表明:AOM促进了PVC基复合材料的热降解,降低了其初始降解温度,并促进其在燃烧过程中交联成炭,形成致密的炭层,显著提升PVC基复合材料的阻燃性能和抑烟性能。当AOM添加量达到4 wt.%时,复合材料的LOI提升至30.4%,且UL-94等级达到V-0级,THR与TSR相比于纳米SbO/DOP/PVC复合材料降低了7.3%和55.07%。(3)通过熔融共混技术制备了纳米SbO/MMT/DOP/PVC复合材料,研究MMT含量对PVC基复合材料热稳定性和阻燃及抑烟性能的影响。结果表明:MMT提高了PVC基复合材料的热稳定性,并促进形成致密的炭层,抑制燃烧过程中热量与烟雾的释放。随着MMT含量的增加,复合材料的阻燃与抑烟性能不断提高,当添加量为9 wt.%时,其LOI达到30.8%,UL-94等级为V-0级,其THR与TSR相比于纳米SbO/DOP/PVC复合材料降低了32.7%和23.8%。(4)通过熔融共混技术制备了AOM协效MMT抑烟改性的PVC基复合材料,研究AOM协效MMT对PVC基复合材料阻燃性能和抑烟性能的影响。结果表明:AOM协效MMT有效提高了PVC基复合材料的阻燃性能和抑烟性能。当复配组分为2 wt.%的AOM和5 wt.%的MMT时,复合材料的综合性能达到最佳,其LOI提升至31.2%,UL-94等级为V-0级,其THR和TSR相比于纳米SbO/DOP/PVC复合材料分别降低了29.5%和26.2%。