无卤阻燃长玻纤增强聚丙烯复合材料的老化性能研究

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本论文通过熔融共混法制备了LGFPP/IFR阻燃复合材料作为研究对象,较为系统的研究热氧老化、紫外老化和自然老化对阻燃材料结构与性能的影响。借助燃烧性能测试、TGA、Cone、SEM、EDS、活化能以及力学性能测定对阻燃材料进行一个整体上的性能研究。探寻三种老化方式对长玻纤增强聚丙烯复合材料性能影响规律,提高其使用领域,并结合热降解理论,探寻三种老化方式下,阻燃长玻纤增强聚丙烯复合材料的热降解反应机理。阻燃材料处于热氧、紫外和自然老化条件下,氧指数均呈先升后降趋势,EDS测试表明:三种老化方式均出现不同程度的阻燃剂迁移现象。且均未出现熔融滴落现象。热氧、紫外和自然老化条件下、阻燃材料的热稳定性出现了不同程度的变化。一定时长的老化处理后,试样的起始分解温度有所提高,热稳定性有所增加。热氧老化时间的延长对LGFPP/IFR阻燃体系的T5%和Tmax影响不大;紫外老化对材料的热稳定性前期影响较大,随后逐渐收缓,影响减弱。自然老化对复合材料的最大分解温度影响较小,其老化试样与未老化试样的均值相差不大。三种老化下,阻燃LGFPP复合材料的活化能均出现了不同程度的下降,活化程度提高。热氧老化下的阻燃材料主要是源于聚丙烯材质的自动氧化和阻燃剂迁移;阻燃材料的紫外老化则源于自动催化过程,主要是按照游离基反应的分解历程,再结合阻燃剂的迁移共同作用;而在自然条件下,聚合物材料的使用环境有氧存在,被激发的C-H键,则很容易被氧脱除,形成脱氢过氧化物,然后阻燃材料按氧化机理降解,与IFR迁移相互作用。锥形量热仪(Cone)测试结果表明:热氧、紫外和自然老化方式下,TTI均呈先升后降趋势,HRR均呈现两个峰值,第一个峰值远显著于第二个峰值,且三种老化方式下第一个峰值均低于未老化试样的第一个峰值。其中紫外老化和自然老化的第二个峰值较热氧老化方式相比,更为平缓。对比三种老化方式的宏观样条形貌图,均出现不同程度的颜色加深现象,其中热氧老化后的试样的颜色加深较其它两种老化方式更为明显。而且三种老化方式处理后的试样均出现不同程度的粉化现象。树脂PP基体分子链断裂,规整度降低,玻纤和PP的界面结合力降低,从而导致三种老化方式下试样的力学性能下降,保持率低。
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