SEBS基阻燃复合材料的制备及电缆接头外套仿真模拟

来源 :青岛科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lm20090910
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氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)自1970年工业化以来,一直被公认为是一种用途非常广泛的热塑性弹性体(TPE),但因其易燃烧,有很大的火灾隐患,使用范围受到了很大的限制。为了提高其安全性能,使用高效阻燃剂对SEBS进行处理显得十分重要和迫切。用基于CAE技术的Moldex3D软件对核电用电缆接头外套的注塑过程进行仿真,并根据仿真出来的结果对成型工艺进行改进,这对制备出合格的核电用电缆接头外套具有十分重要的现实意义。基于以上的情况,本论文的主要研究内容如下:使用熔融挤出共混的方法制备了O-SEBS/PP/FR复合材料,探究了氢氧化镁(MH)、Longsafe用量以及二乙基次磷酸铝(ADP)/三聚氰胺尿酸盐(MCA)的配比和用量对复合材料力学性能、阻燃学性能及动态燃烧行为的影响。结果表明,随着MH和Longsafe用量的增加,O-SEBS/PP体系的阻燃性能随之提高,力学性能呈现出逐渐下降的趋势,但是在MH、Longsafe用量相同的情况下,发现添加MH的阻燃材料的综合性能更佳。当MH用量为50wt%时,复合材料的极限氧指数(LOI)为28%,垂直燃烧等级达到UL-94 V-0级,硬度为72±1 A、拉伸强度为5.21±0.1 MPa、拉断伸长率为596±16%。当ADP/MCA为1/2,用量为30wt%时,阻燃材料的综合性能最好,LOI为29%,与纯O-SEBS/PP相比,增加了31.9%,硬度为66±1 A、拉伸强度为7.86±0.1 MPa、拉断伸长率为648±16%。锥形量热和热重分析结果表明,添加了MH的阻燃材料在动态燃烧中的表现要优于添加了ADP/MCA的材料,与纯O-SEBS/PP相比,O-SEBS/PP/MH阻燃材料的峰值放热量(PHRR)降低了67.2%,峰值生烟速率(PSPR)降低了83.1%,残炭量由O-SEBS/PP的1.1%增加到35.8%,起到了良好的阻燃和抑烟效果。使用熔融挤出共混的方法制备了O-SEBS/PPO/FR复合材料,探究了ADP/MCA、次磷酸铝(AHP)/MCA的配比和用量及SEBS-g-MAH的用量对复合材料力学性能、阻燃学性能及动态燃烧行为的影响。结果表明,SEBS-g-MAH的加入提高了基体和阻燃剂的相容性,当SEBS-g-MAH用量为6份时,综合性能最佳,此时,阻燃材料LOI为29%、UL-94达到V-0级别、硬度为69±1 A、拉伸强度为6.80±0.1 MPa、拉断伸长率为525±23%。在用量和配比相同的情况下,相比较于ADP/MCA,AHP/MCA的阻燃效果更好,对力学性能的破坏也更小。当AHP/MCA为1/2,用量为30wt%时,阻燃材料的LOI为30%、UL-94达到V-0级别、硬度为65±1 A、拉伸强度为7.73±0.1 MPa、拉断伸长率为606±19%。锥形量热和热重分析结果表明,添加了AHP/MCA的阻燃材料在动态燃烧中的表现要优于添加了ADP/MCA的材料,与O-SEBS/PPO相比,O-SEBS/PP/AHP/MCA阻燃材料的PHRR降低了79.6%,PSPR降低了69.8%,残炭量由纯O-SEBS/PPO的2.9%增加到14.1%,着火时间(TTI)从20s延长到30s,火灾性能指数(FPI)从0.019提高0.138,阻燃效果显著。基于Modex3D软件对核电用电缆接头外套进行正交试验,以体积收缩率和翘曲总位移作为正交试验的判断标准,并对二者都进行极差分析,得出的最优结果均为A1B1C3。这说明当熔体温度为190℃、模具温度为40℃、充填时间为1.2s时,核电用电缆接头外套的外观质量最好。正交试验后的结果与初始结果进行对比,体积收缩率由原来的8.490%下降为7.395%,翘曲总位移由0.943mm降为0.814mm,体积收缩率降低了12.9%,翘曲总位移降低了13.7%。
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