低卤阻燃聚氯乙烯粉末丁腈橡胶共混型热塑性弹性体研究.pdf

南京工业大学
硕士学位论文
低卤阻燃聚氯乙烯/粉末丁腈橡胶共混型热塑性弹性体研究
姓名:林龙
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:张军
20060531
硕士学位论文
摘要

聚氯乙烯/粉末丁腈橡胶(PVC/PNBR)共混型热塑性弹性体由于具有橡胶状
外观和手感、低温下比较柔软、撕裂强度较高、永久变形小、耐磨性好、耐油或
溶剂性好等优点,可以在诸多场合用来代替橡胶。但是 PVC/PNBR 共混型热塑
性弹性体中含有易燃的小分子酯类增塑剂,导致材料阻燃性相比硬质聚氯乙烯大
大降低,同时燃烧时会释放出大量有毒气体,在火灾事故中容易产生二次灾害,
从而影响了它的使用。为了提高材料的阻燃性能,可以在聚氯乙烯和粉末丁腈橡
胶的二元机械共混热塑性弹性体的基础上加入适量无机水合物阻燃剂和不同的
协效阻燃剂,从而可以得到综合性能较好、成本便宜的低卤阻燃 PVC/PNBR 共
混型热塑性弹性体材料。
本课题主要研究了低卤阻燃 PVC/PNBR 共混型热塑性弹性体体系,重点考
察了共混物的力学性能、阻燃性能、热稳定性能。同时考察了氢氧化镁的表面处
理对低卤阻燃 PVC/PNBR 热塑性弹性体性能的影响。
在研究铅盐类稳定剂、金属皂类稳定剂的单用、并用,对于低卤阻燃
PVC/PNBR 共混型热塑性弹性体热稳定性能的影响时发现:铅盐类热稳定剂单用
时,热稳定效果 3PbO>2PbO。2PbO、3PbO 并用时可以相应提高体系的刚果红
试纸初始变色温度,体系的刚果红试纸初始变色时间低于单用 3PbO 的体系,但
高于单用 2PbO 的体系。金属皂类热稳定剂单用时,硬脂酸钡、硬脂酸钙用量分
别为 3phr 和 6phr 时,刚果红试纸初始变色时间大于 50min,而硬脂酸锌不适合
单独作为热塑性弹性体的热稳定剂。金属皂类热稳定剂两两并用时,热稳定性较
好的比例分别是 Bast/Cast=3:1、2:1,Bast/Znst=3:1、2:1 和 Cast/Znst=2:1。当
采用 Bast/Cast/Znst 三者并用时,Bast/Cast/Znst=3:1:1 稳定效果好。
对于 PVC/PNBR 共混型热塑性弹性体的阻燃性研究,重点集中在氢氧化镁
的用量以及和三种协效阻燃剂的配合上。实验发现:在国产 MH 阻燃 PVC/PNBR
共混型热塑性弹性体的基础上,分别加入协效阻燃剂可以使得体系的氧指数有较
明显的提高,其中国产 MH 20phr、Sb2O3 6phr、ZB 10phr、AOM 1phr 时,共混
物的综合性能最佳,其催化成炭效果明显,同时可以有效抑制芳烃类物质释放。
这时体系的微观形态紧密,粉体分散均匀。在二元/三元协效阻燃体系中,当使
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摘要
用协效阻燃剂 Sb2O3/ZB/AOM 为 6/6/0 或 6/10/1 时,都显示超细化与表面处理相
结合,可最大限度地发挥氢氧化镁的阻燃性能。在采用进口氢氧化镁阻燃体系中,
当 MH(H5C) 60phr,Sb2O3 10phr,ZB 12phr,AOM 3phr,此时共混物的综合性
能最佳。同样粉体在体系中分散均匀,虽有少量空洞出现,但对宏观力学性能影
响不大。
最后在考察氢氧化镁的表面处理对低卤阻燃 PVC/PNBR 热塑性弹性体性能
的影响时发现:分别采用 的 NDZ-401 型钛酸酯偶联剂配合 的液体
石蜡,3phr 的 SG-Si602 型硅烷偶联剂配合 1phr 的液体石蜡, 的硬脂酸作
为表面活性剂配合 的液体石蜡干法处理氢氧化镁,可以使体系的拉伸强度
相应提高。另外,分别采用 的 NDZ-101 型钛酸酯偶联剂和异丙醇配合,
采用 的 KH-845-4 型硅烷偶联剂和二甲苯配合,采用 的硬脂酸和无
水乙醇配合湿法处理氢氧化镁,也同样会使体系的拉伸强度提高。其中,硬脂酸
处理主要以化学成键的方式存在粉体表面;其他偶联剂处理主要是以物理吸附作
用于粉体表面。通过不同处理方式的比较,发现干法处理的效果相对较好。

关键词:聚氯乙烯粉末丁腈橡胶氢氧化镁共混低卤阻燃热稳定性
II
硕士学位论文
ABSTRACT

PVC(polyvinylchloride)/NBR(nitrile-butadiene rubber) thermoplastic elastomer
possesses higher tear strength, higher abrasion resistance, resistance to oil and