石墨烯协效氢氧化铝阻燃聚烯烃弹性体的制备及性能研究【字数：9402】
摘 要本文研究了石墨烯协效氢氧化铝阻燃聚烯烃弹性体。用氢氧化铝、聚烯烃弹性体和不同份数的石墨烯共混制备试样，再将试样进行拉伸、熔融指数、热失重分析、红外、氧指数试验，研究不同份数石墨烯对整个阻燃体系的影响，从而得出最佳配方。通过实验数据可以看出，在掺入石墨烯后，材料的拉伸强度和断裂伸长率均有不同程度的下降，但当石墨烯掺入1份和1.5份时，材料的拉伸强度和断裂伸长率较为良好。当石墨烯掺入1份时，氧指数达到25.3%，在七个配方中它的阻燃性能最为出色。综合整个实验数据，当石墨烯掺入1份时，材料的力学性能、流动性能、热稳定性能和阻燃性能最为优异。因此，石墨烯和氢氧化铝具有协同作用。
目录
1.前言 1
1.1聚烯烃弹性体 1
1.1.1聚烯烃弹性体的合成工艺 1
1.1.2聚烯烃弹性体的结构性能 2
1.1.3聚烯烃弹性体的性能指标 2
1.1.4聚烯烃弹性体的应用方向 3
1.1.5聚烯烃弹性体的发展前景 3
1.2氢氧化铝阻燃剂 4
1.2.1氢氧化铝阻燃剂的特性 4
1.2.2氢氧化铝阻燃剂的制备 5
1.2.3氢氧化铝阻燃剂的阻燃机理 5
1.2.4氢氧化铝阻燃剂的发展 5
1.3石墨烯 6
1.3.1石墨烯的分类 6
1.3.2石墨烯的制备方法 6
1.3.3石墨烯的性质 6
1.3.4石墨烯的协效作用 7
1.3.5石墨烯的应用 7
1.3.6石墨烯的发展前景 8
2 .实验部分 9
2.1主要原料 9
2.2仪器与设备 9
2.3样品的制备 11
2.4性能测试与表征 11
2.4.1红外测试 11
2.4.2力学性能测试 11
2.4.3熔融指数测试 11
2.4.4热重分析测试 11
2.4.5极限氧指数测试 11
3 .结果与讨论 13
3.1红外谱图分析 13
3.2力学性能分析 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.2.1实验数据 13
3.2.2数据分析 15
3.3流动性能分析 16
3.3.1实验数据 16
3.3.2数据分析 16
3.4热稳定性分析 17
3.5阻燃性能分析 18
3.5.1实验数据 18
3.5.2数据分析 18
4 .结论 20
参考文献 21
致谢 22
1.前言
聚烯烃弹性体（POE）具备良好的耐低温性、极佳的加工流变性和优良的物理力学性能（优良的弹性、良好的伸长率、良好的冲击强度）。但是，POE本身容易燃烧且在燃烧过程中迸发大量的熔滴，极大限制了POE的应用。随着POE在越来越多领域中的广泛应用，POE的阻燃问题急需解决，使POE制品能够应用在高安全等级的场所。
1.1聚烯烃弹性体
1.1.1 POE的合成工艺
POE是聚烯烃弹性体中的一种。烯烃聚合催化剂是聚烯烃聚合技术的关键所在，而烯烃聚合催化剂的类型又分为铬基催化剂、齐格勒纳塔催化剂、茂金属催化剂、非茂金属催化剂等。能够把任何α烯烃单体聚合是茂金属催化剂单活性中心的特殊功能。二十世纪九十年代年埃克森美孚公司开创性的把茂金属催化剂加入到聚乙烯的工业化生产中去，随后产品取得巨大的成功，埃克森美孚公司趁热打铁开发出Exact系列产品。利用茂金属催化剂生产出来的POE在与常规烯烃聚合催化剂生产的POE比拼中优势尽显。前者拥有相对分子质量分布更为集中的特点并可以引入更多的共聚单体α辛烯。
/
图11 不同催化剂制备POE的相对分子质量分布
根据大部分信息显示，目前各大公司基本都在使用茂金属催化剂进行POE的生产，唯一不同的可能是他们改变了茂金属催化剂的配体和运用了不同的生产工艺进行生产。
1.1.2 POE的结构性能
POE其本质就是支化聚乙烯。聚乙烯链的结晶区域具有物理交联点的功能，茂金属催化剂生产的POE中有很多共聚单体α辛烯，而α烯烃的加入能够减弱聚乙烯链的结晶区域，使得该区域变成具有橡胶弹性的无定形区域，因此POE才会具有弹性体的性质。
/
图12 POE的结构式
POE有两种典型的结构，由图12可知，左边式子是经过乙烯和辛烯聚合而成，右边化学式由乙烯和丁烯聚合构成。辛烯拥有八个碳原子，丁烯有四个碳原子，这就是这两个结构之间的区别。
极为特殊的构型使得POE不仅具备优秀的物理力学性能（弹性极佳、良好的伸长率、较好的冲击强度），而且还具备了优良的耐低温性和极佳的加工流变性。又因为POE主链的饱和，这一特殊的结构性使得它在耐热老化和抗紫外线性能方面比传统的那些弹性体更为优秀，良好的活动性使得填料的分散效果变得更好，同时也可增强制品的熔接痕强度。
1.1.3 POE的性能指标
本次实验我最终挑选的POE的型号是DF840，它的生产商是新加坡的三井化学，其性能指标见下表13。
表13 POE的性能指标
性能
指标
密度
表面
硬度
熔融
指数
断裂
强度
断裂伸长率
熔点
维卡软化点
脆化
温度
范围
0.885
g/cm3
86
shore A
3.6
g/10min
>22
Mpa
>800%
66℃
55℃
<77℃
目录
1.前言 1
1.1聚烯烃弹性体 1
1.1.1聚烯烃弹性体的合成工艺 1
1.1.2聚烯烃弹性体的结构性能 2
1.1.3聚烯烃弹性体的性能指标 2
1.1.4聚烯烃弹性体的应用方向 3
1.1.5聚烯烃弹性体的发展前景 3
1.2氢氧化铝阻燃剂 4
1.2.1氢氧化铝阻燃剂的特性 4
1.2.2氢氧化铝阻燃剂的制备 5
1.2.3氢氧化铝阻燃剂的阻燃机理 5
1.2.4氢氧化铝阻燃剂的发展 5
1.3石墨烯 6
1.3.1石墨烯的分类 6
1.3.2石墨烯的制备方法 6
1.3.3石墨烯的性质 6
1.3.4石墨烯的协效作用 7
1.3.5石墨烯的应用 7
1.3.6石墨烯的发展前景 8
2 .实验部分 9
2.1主要原料 9
2.2仪器与设备 9
2.3样品的制备 11
2.4性能测试与表征 11
2.4.1红外测试 11
2.4.2力学性能测试 11
2.4.3熔融指数测试 11
2.4.4热重分析测试 11
2.4.5极限氧指数测试 11
3 .结果与讨论 13
3.1红外谱图分析 13
3.2力学性能分析 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.2.1实验数据 13
3.2.2数据分析 15
3.3流动性能分析 16
3.3.1实验数据 16
3.3.2数据分析 16
3.4热稳定性分析 17
3.5阻燃性能分析 18
3.5.1实验数据 18
3.5.2数据分析 18
4 .结论 20
参考文献 21
致谢 22
1.前言
聚烯烃弹性体（POE）具备良好的耐低温性、极佳的加工流变性和优良的物理力学性能（优良的弹性、良好的伸长率、良好的冲击强度）。但是，POE本身容易燃烧且在燃烧过程中迸发大量的熔滴，极大限制了POE的应用。随着POE在越来越多领域中的广泛应用，POE的阻燃问题急需解决，使POE制品能够应用在高安全等级的场所。
1.1聚烯烃弹性体
1.1.1 POE的合成工艺
POE是聚烯烃弹性体中的一种。烯烃聚合催化剂是聚烯烃聚合技术的关键所在，而烯烃聚合催化剂的类型又分为铬基催化剂、齐格勒纳塔催化剂、茂金属催化剂、非茂金属催化剂等。能够把任何α烯烃单体聚合是茂金属催化剂单活性中心的特殊功能。二十世纪九十年代年埃克森美孚公司开创性的把茂金属催化剂加入到聚乙烯的工业化生产中去，随后产品取得巨大的成功，埃克森美孚公司趁热打铁开发出Exact系列产品。利用茂金属催化剂生产出来的POE在与常规烯烃聚合催化剂生产的POE比拼中优势尽显。前者拥有相对分子质量分布更为集中的特点并可以引入更多的共聚单体α辛烯。
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图11 不同催化剂制备POE的相对分子质量分布
根据大部分信息显示，目前各大公司基本都在使用茂金属催化剂进行POE的生产，唯一不同的可能是他们改变了茂金属催化剂的配体和运用了不同的生产工艺进行生产。
1.1.2 POE的结构性能
POE其本质就是支化聚乙烯。聚乙烯链的结晶区域具有物理交联点的功能，茂金属催化剂生产的POE中有很多共聚单体α辛烯，而α烯烃的加入能够减弱聚乙烯链的结晶区域，使得该区域变成具有橡胶弹性的无定形区域，因此POE才会具有弹性体的性质。
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图12 POE的结构式
POE有两种典型的结构，由图12可知，左边式子是经过乙烯和辛烯聚合而成，右边化学式由乙烯和丁烯聚合构成。辛烯拥有八个碳原子，丁烯有四个碳原子，这就是这两个结构之间的区别。
极为特殊的构型使得POE不仅具备优秀的物理力学性能（弹性极佳、良好的伸长率、较好的冲击强度），而且还具备了优良的耐低温性和极佳的加工流变性。又因为POE主链的饱和，这一特殊的结构性使得它在耐热老化和抗紫外线性能方面比传统的那些弹性体更为优秀，良好的活动性使得填料的分散效果变得更好，同时也可增强制品的熔接痕强度。
1.1.3 POE的性能指标
本次实验我最终挑选的POE的型号是DF840，它的生产商是新加坡的三井化学，其性能指标见下表13。
表13 POE的性能指标
性能
指标
密度
表面
硬度
熔融
指数
断裂
强度
断裂伸长率
熔点
维卡软化点
脆化
温度
范围
0.885
g/cm3
86
shore A
3.6
g/10min
>22
Mpa
>800%
66℃
55℃
<77℃
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