石墨烯协效氢氧化镁阻燃聚烯烃弹性体的制备及性能研究【字数：9799】
本文在聚烯烃弹性体（POE）中添加阻燃剂氢氧化镁（MH）并用石墨烯协效，对其性能进行了研究。选择合适的配比和设备制备完成后，通过红外表征、拉伸试验、熔融指数测定试验、极限氧指数试验、及热失重的测试，对阻燃复合材料进行结构和形态的表征。结果表明，在MH/POE复合体系中，当石墨烯添加量为1.5份时，其力学性能最佳。随着石墨烯的添加，复合体系的流动性越来越差，反而热稳定性逐渐提高。当石墨烯添加量为2份时，复合体系的阻燃性能最好。因此当石墨烯添加量为1.5时，该复合体系综合性能最好。
目 录
1. 前言
1.1 聚烯烃弹性体(POE)概述 1
1.1.1 POE简介 1
1.1.2 POE性能特点 1
1.1.3 POE应用前景 2
1.2 聚烯烃无卤阻燃 3
1.2.1 阻燃机理 3
1.2.2 阻燃剂种类 3
1.3 石墨烯 4
1.4 课题意义 5
2. 实验部分 6
2.1 实验设备和原料 6
2.1.1 实验设备 6
2.1.2 原料 6
2.2 实验内容 7
2.2.1 实验配方 7
2.2.2 试样制备 8
2.3 性能与结构表征 8
2.3.1 红外光谱表征 8
2.3.2 力学性能测定 8
2.3.3 熔体流动速率测定 8
2.3.4 热失重分析 8
2.3.5 极限氧指数测定 8
3. 结果与讨论 10
3.1 阻燃POE料的结构表征 10
3.2 阻燃POE料的力学性能 11
3.3 阻燃POE料的流动性能 12
3.4 阻燃POE料的热稳定性 13
3.5 阻燃POE料的阻燃性能 15
4. 结论 17
参考文献 19
致谢 20
前言
聚烯烃弹性体(POE)概述
1.1.1 POE简介
聚烯烃弹性体英文名为Polyolefin elasto *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
mer，简称POE实际上是指乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物等乙烯α烯烃共聚形成的聚烯烃弹性体。大多数情况下我们都认其为乙烯辛烯共聚物，由美国的Dow公司以“限定几何构型”茂金属作为催化剂，乙烯、辛烯为主要原料原位聚合而成的热塑性弹性体。其商品名分别为Engage和EXACT两个系列。其结构式如图11[12]。
/
图11 POE结构式
1.1.2 POE性能特点
POE相对分子质量很窄，共聚单体分布也窄，也有一定的结晶度。作为弹性体，辛烯的质量分数较高（大于20%）。聚乙烯短链排列规整，有较高的结晶度，但是由于辛烯的存在，破坏了本来聚乙烯结晶的规整排列，使其具有较低的密度，并且辛烯在聚乙烯链的结晶区可以承载一定的负荷，产生非晶态的乙烯链和辛烯长链，形成了无定形区，该区拥有橡胶弹性，使共聚物有较好的弹性和透明性。同时结晶的聚乙烯链节因为其规整结构可以成为交联的物理平台,使无定形区中的共聚单体侧链进行物理交联，使共聚物有更好的力学性能和热塑性。第一，茂金属催化原位聚合与传统聚合方法相比，短链节更少，相对分子质量分布也窄，所以POE有更好的物理性能和加工性能，流动性能也更好。同时与聚烯烃相容性好，能够在基体中均匀分散，与基体紧密结合，使材料有更好的力学性能。第二，因为POE没有不饱和的双键，使材料具有很好的耐老化性能，保证了其热稳定性和耐候性。第三，相对分子质量较窄，在加工的过程中不容易出现卷边的情况。第四1，能够使用过氧化物、辐射及硅烷对其进行交联，使其拥有更加优越的性能。第五，极高的透明度也是它的优势之一[34]。
1.1.3 POE应用前景
POE相对分子质量分布窄，结晶度不高，有优异的物理性能和良好的流动性。因为POE的各种优良特性，POE材料在各行各业都有普遍的应用。由于POE特殊的聚合方式，是连续相与分散相呈现两相分离的聚合物，只要调节辛烯的质量分数，橡胶为连续相时，POE有近似橡胶的性能，树脂为连续相时，则成为热塑性弹性体。POE还可以当作增韧剂所使用，由于POE与聚烯烃的相容性好，可以共混改性其他聚烯烃材料，提高韧性和加工性能。与此同时，它还能增韧改性与其不相容的塑料，如聚酯、尼龙等[5]。
POE在汽车配件领域的应用最广。由于POE的耐冲击性和优越的韧性，很适合用来做保险杠。同时中国还是一个疆域广阔、各地温差很大的国家，所以POE的耐候性也起到了很好的作用。POE也非常符合仪盘表有高强性、高强度、高冲击度、手感好等要求，而且相较于乙丙橡胶（EPDM），其抗冲击韧性更加优异。POE还可以与PP、EPDM进行增韧改性，汽车配件现在最主要的材料是聚丙烯（PP），但是它收缩率大，低温会使材料变脆，导致成品易变形，不耐冲击，若用POE对PP进行增韧改性，则能够提高材料的抗冲击性能和韧性[6]。
POE在电线电缆领域也扮演着不俗的角色，可以和丁苯橡胶、顺丁橡胶、EPDM等材料并用。比如用POE和部分EPDM和低密度聚乙烯（LDPE）通过密炼压延鼓硫压花工艺生产防水卷材这一成功案例，该卷材拥有极好的韧性以及优异的耐臭氧老化性能[7]。
在挤出管行业POE也有广泛应用，如电缆、淋浴软管、排水管等。现在软管行业生产，主要通过POE和（乙烯醋酸乙烯共聚物）EVA的共混改性加强软管的性能。POE和EVA混合改性使得到的产品拥有更好的柔韧性及更强的抗冲击性能。
POE在发泡材料领域也是应用广泛，POE相较于EVA，其拉伸强度、弹性、耐磨性都要更好。现在，POE与EVA混合并用，结合两种材料的优异性能，使得产品的优点更加突出。鼠标垫、坐垫、拖鞋、保温材料等发泡产品已经能够将POE的性能融入其中[8]。
目 录
1. 前言
1.1 聚烯烃弹性体(POE)概述 1
1.1.1 POE简介 1
1.1.2 POE性能特点 1
1.1.3 POE应用前景 2
1.2 聚烯烃无卤阻燃 3
1.2.1 阻燃机理 3
1.2.2 阻燃剂种类 3
1.3 石墨烯 4
1.4 课题意义 5
2. 实验部分 6
2.1 实验设备和原料 6
2.1.1 实验设备 6
2.1.2 原料 6
2.2 实验内容 7
2.2.1 实验配方 7
2.2.2 试样制备 8
2.3 性能与结构表征 8
2.3.1 红外光谱表征 8
2.3.2 力学性能测定 8
2.3.3 熔体流动速率测定 8
2.3.4 热失重分析 8
2.3.5 极限氧指数测定 8
3. 结果与讨论 10
3.1 阻燃POE料的结构表征 10
3.2 阻燃POE料的力学性能 11
3.3 阻燃POE料的流动性能 12
3.4 阻燃POE料的热稳定性 13
3.5 阻燃POE料的阻燃性能 15
4. 结论 17
参考文献 19
致谢 20
前言
聚烯烃弹性体(POE)概述
1.1.1 POE简介
聚烯烃弹性体英文名为Polyolefin elasto *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
mer，简称POE实际上是指乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物等乙烯α烯烃共聚形成的聚烯烃弹性体。大多数情况下我们都认其为乙烯辛烯共聚物，由美国的Dow公司以“限定几何构型”茂金属作为催化剂，乙烯、辛烯为主要原料原位聚合而成的热塑性弹性体。其商品名分别为Engage和EXACT两个系列。其结构式如图11[12]。
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图11 POE结构式
1.1.2 POE性能特点
POE相对分子质量很窄，共聚单体分布也窄，也有一定的结晶度。作为弹性体，辛烯的质量分数较高（大于20%）。聚乙烯短链排列规整，有较高的结晶度，但是由于辛烯的存在，破坏了本来聚乙烯结晶的规整排列，使其具有较低的密度，并且辛烯在聚乙烯链的结晶区可以承载一定的负荷，产生非晶态的乙烯链和辛烯长链，形成了无定形区，该区拥有橡胶弹性，使共聚物有较好的弹性和透明性。同时结晶的聚乙烯链节因为其规整结构可以成为交联的物理平台,使无定形区中的共聚单体侧链进行物理交联，使共聚物有更好的力学性能和热塑性。第一，茂金属催化原位聚合与传统聚合方法相比，短链节更少，相对分子质量分布也窄，所以POE有更好的物理性能和加工性能，流动性能也更好。同时与聚烯烃相容性好，能够在基体中均匀分散，与基体紧密结合，使材料有更好的力学性能。第二，因为POE没有不饱和的双键，使材料具有很好的耐老化性能，保证了其热稳定性和耐候性。第三，相对分子质量较窄，在加工的过程中不容易出现卷边的情况。第四1，能够使用过氧化物、辐射及硅烷对其进行交联，使其拥有更加优越的性能。第五，极高的透明度也是它的优势之一[34]。
1.1.3 POE应用前景
POE相对分子质量分布窄，结晶度不高，有优异的物理性能和良好的流动性。因为POE的各种优良特性，POE材料在各行各业都有普遍的应用。由于POE特殊的聚合方式，是连续相与分散相呈现两相分离的聚合物，只要调节辛烯的质量分数，橡胶为连续相时，POE有近似橡胶的性能，树脂为连续相时，则成为热塑性弹性体。POE还可以当作增韧剂所使用，由于POE与聚烯烃的相容性好，可以共混改性其他聚烯烃材料，提高韧性和加工性能。与此同时，它还能增韧改性与其不相容的塑料，如聚酯、尼龙等[5]。
POE在汽车配件领域的应用最广。由于POE的耐冲击性和优越的韧性，很适合用来做保险杠。同时中国还是一个疆域广阔、各地温差很大的国家，所以POE的耐候性也起到了很好的作用。POE也非常符合仪盘表有高强性、高强度、高冲击度、手感好等要求，而且相较于乙丙橡胶（EPDM），其抗冲击韧性更加优异。POE还可以与PP、EPDM进行增韧改性，汽车配件现在最主要的材料是聚丙烯（PP），但是它收缩率大，低温会使材料变脆，导致成品易变形，不耐冲击，若用POE对PP进行增韧改性，则能够提高材料的抗冲击性能和韧性[6]。
POE在电线电缆领域也扮演着不俗的角色，可以和丁苯橡胶、顺丁橡胶、EPDM等材料并用。比如用POE和部分EPDM和低密度聚乙烯（LDPE）通过密炼压延鼓硫压花工艺生产防水卷材这一成功案例，该卷材拥有极好的韧性以及优异的耐臭氧老化性能[7]。
在挤出管行业POE也有广泛应用，如电缆、淋浴软管、排水管等。现在软管行业生产，主要通过POE和（乙烯醋酸乙烯共聚物）EVA的共混改性加强软管的性能。POE和EVA混合改性使得到的产品拥有更好的柔韧性及更强的抗冲击性能。
POE在发泡材料领域也是应用广泛，POE相较于EVA，其拉伸强度、弹性、耐磨性都要更好。现在，POE与EVA混合并用，结合两种材料的优异性能，使得产品的优点更加突出。鼠标垫、坐垫、拖鞋、保温材料等发泡产品已经能够将POE的性能融入其中[8]。
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