石墨烯协同膨胀阻燃剂阻燃聚烯烃弹性体的制备及性能研究化学材料与工程【字数：10054】
本论文研究了石墨烯协同膨胀阻燃剂阻燃聚烯烃弹性体的制备技术工艺。以乙烯-辛烯聚烯烃弹性体（POE）为基础树脂，添加膨胀阻燃剂等，改变配方中石墨烯占比，用转矩流变仪共混出所需阻燃材料，制备样条，通过红外表征其结构，测试它的力学性能，流动性能，阻燃性能等。结果表明，膨胀阻燃剂对聚烯烃弹性体的阻燃效果十分显著，但加入石墨烯后，随着石墨烯占比的增加，氧指数反而下降，说明石墨烯会影响膨胀阻燃剂的阻燃效果，断裂伸长率也随之下降，材料的流动性能也有所下降，但石墨烯对材料的加工性能影响不大。
目 录
1. 前言 1
1.1 聚烯烃 1
1.1.1 简述聚烯烃 1
1.1.2 聚烯烃的结构与性能 1
1.1.3 乙烯辛烯聚烯烃弹性体（POE） 2
1.2 石墨烯 2
1.2.1 简述石墨烯 2
1.2.2 石墨烯的性能特点 3
1.2.3 石墨烯的阻燃性能原理 3
1.3 膨胀阻燃剂 4
1.3.1 膨胀阻燃剂的历史 4
1.3.2 膨胀阻燃剂与传统阻燃剂的差异 4
1.3.3 膨胀阻燃剂的阻燃性能 5
1.4 论文的研究意义 5
2. 阻燃材料的制备及测试 6
2.1 实验部分 6
2.1.1 实验原料及实验设备 6
2.1.2 石墨烯协同膨胀阻燃剂阻燃聚烯烃弹性体的制备配方 6
2.1.3 制备材料的操作流程 7
2.2 分析与表征 7
2.2.1 红外试验 7
2.2.2 拉伸样条试验及其数据 7
2.2.3 熔体流动速率仪及其测量数据 8
2.2.4 热重测试 8
2.2.5 极限氧指数试验 8
3.结果与讨论 9
3.1 红外实验结果分析 9
3.2 拉伸实验结果分析 9
3.3 熔融指数实验结果分析 11 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
3.4 极限氧指数实验结果分析 12
4. 结论 13
参考文献 14
致谢 15
1.前言
1.1 聚烯烃
1.1.1聚烯烃简述
聚烯烃是最大的一类有机热塑性聚合物。它们是非极性，无味，无孔的材料，通常用于消费品，结构塑料，食品包装和工业产品。因此，它们也被称为“商品热塑性塑料”。这个名字的意思是“油状”，指的是这类塑料树脂的油性或蜡状质地。这类聚合物通常被称为聚烯烃，尽管“聚烯烃”仍然是有机化学和石油化学工业中的常用术语。
在某些地方，该术语也用于指塑料收缩包装，这是一种热塑性材料，当加热到相对于其他热塑性塑料的较低温度时会膨胀。该材料在加热和冷却时保持其无味，无孔的特性，使其成为食品包装的理想材料。聚烯烃还用于包装CD或电子产品等高端消费品，因为它可以保护货物免受潮湿，灰尘和静电的影响。
在分子水平上，这些物质是通过简单烯烃的聚合产生的。简单的烯烃，也称为烯烃，是由一对双键碳原子和四个氢原子组成的有机烃。其他类型的更复杂的烯烃包括乙烯，丙烯，丁烯和丁二烯。所有天然产品均来自石油和天然气[1]。
1.1.2聚烯烃的结构与性能
聚烯烃材料仅由碳和氢原子组成。双键碳原子形成分子的核心。诸如聚α烯烃，聚丁烯，聚乙烯和聚丙烯的材料具有更复杂的烯烃支链，其与双键碳分子键合[2]。
聚烯烃易于染色和模塑成本低廉，是工业和消费品中的首选塑料树脂。因分子量较大，结构更复杂的烯烃产生的聚合物可在比较低的温度更热和更冷的温度保持其分子结构。通常，它们在极高温度下熔化并在极冷的温度下破碎[2]。
聚烯烃材料包括聚丁烯，聚乙烯和聚丙烯。聚丁烯是一种液态聚合物，用于润滑剂，密封剂，合成橡胶，化妆品和口红。聚乙烯通常用于收缩包装和塑料食品袋等产品中。聚丙烯是一种硬塑料树脂，用于食品包装，电子产品，地毯和洗碗机安全的塑料食品容器。
聚合物基于聚合物的混合物聚烯烃引起了工业界的极大兴趣，因为聚烯烃代表了一类占比极大的重要商品，占全球塑料产量的50％，聚烯烃是迄今为止最大的聚合物体积类别。属性如化学稳定性，柔韧性，机械强度，可回收性，可加工性和低生产成本意味着这些材料广泛用于商业用途应用。但它们的性能反应性低，与其他存在的聚合物的粘附性和不相容性，对于这类的聚合物来说，回收，印刷，影响改性和复合材料制造都是不小的技术挑战。在寻找更多的聚合物有效地跨越相关的相界，一直在寻求含多条聚烯烃和极性聚合物链段的共聚物。含有极性官能团的聚烯烃是非常需要的，因为它们可以扩展它们的应用范围通过改变表面和其他界面性质来降低生产成本。含聚烯烃的嵌段共聚物和极地段是最受欢迎的架构之一，因为它们能够跨越相界[3]。
最近几十年来，一些评论报告功能基于最终结构的聚烯烃合成，端基，合成策略或更一般的性质。他们利用其开发具有所需的新材料的领域性能。例如，聚烯烃收缩薄膜可以很好地保护物体并防止空气中的微生物进入，从而使霉菌或真菌生长[1]。它是存储在“时间胶囊”中的物体的长期保护器，特别是当它们埋在地下时[1]。与此同时，聚烯烃热缩管是一种有用的工业工具，随着对电线和新技术部件的保护不断增加，其需求会不断增长。这种材料独特的灵活结构和设计使其成为保存和保护各种必要部件的有用工具。
1.1.3 乙烯辛烯聚烯烃弹性体（POE）
乙烯辛烯共聚物等聚烯烃弹性体被称为POE，具有一定的结晶性，有较优异的弹性，流动性，耐化学介质，分散性佳，透明度好，具有良好的韧性和回弹性，但强度较低，属于非极性聚合物[2]。可用于改性增韧其他聚合物，交联橡胶材料等，也可做为胶管，医疗器械，化妆品及食品的软管包装[3]，用途非常广泛，商业价值也高，但阻燃性能不好，限制了它的使用范围。总的来说，POE塑料有良好的加工性能，优良的耐老化性，分子量分布窄，与聚烯烃相容性良好，也可提高制品的熔接痕强度。
1.2膨胀阻燃剂
1.2.1膨胀阻燃剂的历史
由上文可知，聚烯烃已广泛应用于汽车，家具，家居用品的制造纺织品，绝缘材料和建筑材料。这是由于它们的突出特性，例如低密度，低毒性，优良的电绝缘性和机械性能，良好的耐化学性，和易于加工和成型[4]。但是，由于它们的高可燃性和严重的滴蜡性燃烧它们仍然不适合某些需要阻燃的应用[5]。其中一个有前途的使聚烯烃具有阻燃性的方法是使用阻燃添加剂。
目 录
1. 前言 1
1.1 聚烯烃 1
1.1.1 简述聚烯烃 1
1.1.2 聚烯烃的结构与性能 1
1.1.3 乙烯辛烯聚烯烃弹性体（POE） 2
1.2 石墨烯 2
1.2.1 简述石墨烯 2
1.2.2 石墨烯的性能特点 3
1.2.3 石墨烯的阻燃性能原理 3
1.3 膨胀阻燃剂 4
1.3.1 膨胀阻燃剂的历史 4
1.3.2 膨胀阻燃剂与传统阻燃剂的差异 4
1.3.3 膨胀阻燃剂的阻燃性能 5
1.4 论文的研究意义 5
2. 阻燃材料的制备及测试 6
2.1 实验部分 6
2.1.1 实验原料及实验设备 6
2.1.2 石墨烯协同膨胀阻燃剂阻燃聚烯烃弹性体的制备配方 6
2.1.3 制备材料的操作流程 7
2.2 分析与表征 7
2.2.1 红外试验 7
2.2.2 拉伸样条试验及其数据 7
2.2.3 熔体流动速率仪及其测量数据 8
2.2.4 热重测试 8
2.2.5 极限氧指数试验 8
3.结果与讨论 9
3.1 红外实验结果分析 9
3.2 拉伸实验结果分析 9
3.3 熔融指数实验结果分析 11 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
3.4 极限氧指数实验结果分析 12
4. 结论 13
参考文献 14
致谢 15
1.前言
1.1 聚烯烃
1.1.1聚烯烃简述
聚烯烃是最大的一类有机热塑性聚合物。它们是非极性，无味，无孔的材料，通常用于消费品，结构塑料，食品包装和工业产品。因此，它们也被称为“商品热塑性塑料”。这个名字的意思是“油状”，指的是这类塑料树脂的油性或蜡状质地。这类聚合物通常被称为聚烯烃，尽管“聚烯烃”仍然是有机化学和石油化学工业中的常用术语。
在某些地方，该术语也用于指塑料收缩包装，这是一种热塑性材料，当加热到相对于其他热塑性塑料的较低温度时会膨胀。该材料在加热和冷却时保持其无味，无孔的特性，使其成为食品包装的理想材料。聚烯烃还用于包装CD或电子产品等高端消费品，因为它可以保护货物免受潮湿，灰尘和静电的影响。
在分子水平上，这些物质是通过简单烯烃的聚合产生的。简单的烯烃，也称为烯烃，是由一对双键碳原子和四个氢原子组成的有机烃。其他类型的更复杂的烯烃包括乙烯，丙烯，丁烯和丁二烯。所有天然产品均来自石油和天然气[1]。
1.1.2聚烯烃的结构与性能
聚烯烃材料仅由碳和氢原子组成。双键碳原子形成分子的核心。诸如聚α烯烃，聚丁烯，聚乙烯和聚丙烯的材料具有更复杂的烯烃支链，其与双键碳分子键合[2]。
聚烯烃易于染色和模塑成本低廉，是工业和消费品中的首选塑料树脂。因分子量较大，结构更复杂的烯烃产生的聚合物可在比较低的温度更热和更冷的温度保持其分子结构。通常，它们在极高温度下熔化并在极冷的温度下破碎[2]。
聚烯烃材料包括聚丁烯，聚乙烯和聚丙烯。聚丁烯是一种液态聚合物，用于润滑剂，密封剂，合成橡胶，化妆品和口红。聚乙烯通常用于收缩包装和塑料食品袋等产品中。聚丙烯是一种硬塑料树脂，用于食品包装，电子产品，地毯和洗碗机安全的塑料食品容器。
聚合物基于聚合物的混合物聚烯烃引起了工业界的极大兴趣，因为聚烯烃代表了一类占比极大的重要商品，占全球塑料产量的50％，聚烯烃是迄今为止最大的聚合物体积类别。属性如化学稳定性，柔韧性，机械强度，可回收性，可加工性和低生产成本意味着这些材料广泛用于商业用途应用。但它们的性能反应性低，与其他存在的聚合物的粘附性和不相容性，对于这类的聚合物来说，回收，印刷，影响改性和复合材料制造都是不小的技术挑战。在寻找更多的聚合物有效地跨越相关的相界，一直在寻求含多条聚烯烃和极性聚合物链段的共聚物。含有极性官能团的聚烯烃是非常需要的，因为它们可以扩展它们的应用范围通过改变表面和其他界面性质来降低生产成本。含聚烯烃的嵌段共聚物和极地段是最受欢迎的架构之一，因为它们能够跨越相界[3]。
最近几十年来，一些评论报告功能基于最终结构的聚烯烃合成，端基，合成策略或更一般的性质。他们利用其开发具有所需的新材料的领域性能。例如，聚烯烃收缩薄膜可以很好地保护物体并防止空气中的微生物进入，从而使霉菌或真菌生长[1]。它是存储在“时间胶囊”中的物体的长期保护器，特别是当它们埋在地下时[1]。与此同时，聚烯烃热缩管是一种有用的工业工具，随着对电线和新技术部件的保护不断增加，其需求会不断增长。这种材料独特的灵活结构和设计使其成为保存和保护各种必要部件的有用工具。
1.1.3 乙烯辛烯聚烯烃弹性体（POE）
乙烯辛烯共聚物等聚烯烃弹性体被称为POE，具有一定的结晶性，有较优异的弹性，流动性，耐化学介质，分散性佳，透明度好，具有良好的韧性和回弹性，但强度较低，属于非极性聚合物[2]。可用于改性增韧其他聚合物，交联橡胶材料等，也可做为胶管，医疗器械，化妆品及食品的软管包装[3]，用途非常广泛，商业价值也高，但阻燃性能不好，限制了它的使用范围。总的来说，POE塑料有良好的加工性能，优良的耐老化性，分子量分布窄，与聚烯烃相容性良好，也可提高制品的熔接痕强度。
1.2膨胀阻燃剂
1.2.1膨胀阻燃剂的历史
由上文可知，聚烯烃已广泛应用于汽车，家具，家居用品的制造纺织品，绝缘材料和建筑材料。这是由于它们的突出特性，例如低密度，低毒性，优良的电绝缘性和机械性能，良好的耐化学性，和易于加工和成型[4]。但是，由于它们的高可燃性和严重的滴蜡性燃烧它们仍然不适合某些需要阻燃的应用[5]。其中一个有前途的使聚烯烃具有阻燃性的方法是使用阻燃添加剂。
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