石墨烯协同膨胀阻燃剂阻燃聚乙烯的制备及性能研究【字数：11209】
摘 要本论文通过石墨烯协同膨胀阻燃剂（IFR）去改善低密度聚乙烯（LDPE）的阻燃性能，对其共混改性后进行研究。在相同配比的IFR/LDPE复合材料中加入不同比例的石墨烯，测试石墨烯含量对IFR/LDPE复合材料性能的影响。将混合制备的复合材料样品，通过红外测定、拉伸试验、熔体流动性实验、极限氧指数测试、热失重测试来比较其阻燃性能、力学性能等。结果表明，石墨烯大方向上可能会造成IFR/LDPE复合材料的阻燃性能下降，但是在石墨烯含量为0.5phr时，其综合性能较好，所以石墨烯跟膨胀阻燃剂有一定的协同作用。具体性能的提高或者改进还需要多次的实验和别的配方的尝试。
目录
1.绪论 2
1.1 聚乙烯 2
1.1.1 聚乙烯简介 2
1.2 阻燃剂 3
1.2.1 阻燃剂简介 3
1.2.2 阻燃剂的作用机理 3
1.2.3膨胀阻燃剂 5
1.2.4阻燃剂的应用和发展 5
1.3石墨烯 5
1.3.1 石墨烯简介 5
1.3.2 石墨烯的发展及应用 6
1.4论文的研究内容及研究意义 7
2. 实验内容 9
2.1 实验设备及原料 9
2.1.1 实验设备 9
2.1.2 实验原料 9
2.1.3实验过程 10
2.2 分析测试与表征 12
2.2.1傅里叶变换红外光谱测试 12
2.2.2拉伸试验 12
2.2.3流动速率的测定 13
2.2.4热重分析测试 13
2.2.5极限氧指数测试 14
3. 结果与讨论 15
3.1 红外表征分析 15
3.2 对拉伸强度的分析 16
3.2.1数据处理 16
3.2.2 数据分析 17
3.3 对于塑料熔体流动速率分析 17
3.4 对TG结果分析 18
3.5对极限氧指数结果分析 19
4. 结论 21
参考文献 22
致谢 23
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.绪论
聚乙烯
聚乙烯简介
聚乙烯，英文名称叫polyethylene,我们一般简称它为PE，它是一种性能优秀并且价格低廉的热塑性塑料，是由乙烯(C2H4)经过加聚反应聚合而成的。聚乙烯摸起来有一点蜡的感觉并且没有任何的毒性和异味，所以我们在实验中可以放心的使用，在适用性方面聚乙烯拥有着十分优异的承受低温的能力，所以可以在全国较大多数地区放心使用。将聚乙烯按支链密度分类，就可以分为线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)，而我们今天讨论的就是其中的低密度聚乙烯，也叫高压聚乙烯。其有类似蜡的手感，这种低密度聚乙烯拥有大量的长支链，主链形态呈非线性结构。将低密度聚乙烯和别的相对较高密度的聚乙烯相比，它的优点比较明显，整体呈透明状态，它的软化点、结晶度相对比较低，同时在保证其强度的情况下它的延展率、柔软性都很好，在其物理性能优异的情况下，它的力学性能也较为优秀。低密度聚乙烯的抗冲击强度也相对较高，比较适合用来进行热塑性成型加工。最难得可贵的就是在他各项性能都如此优秀的情况下还具有优异的化学稳定性，它能在室温下抵抗大多数化学试剂腐蚀，但不能抵抗强氧化腐蚀。在大气、阳光和氧气的长时间持续作用下，它会发生一定程度的变色、脆化、老化甚至开裂，从而失去其力学性能。所以虽然聚乙烯的化学稳定性好但是也要避免其在阳光等环境下长时间的暴晒[1]。
聚乙烯的应用及发展
聚乙烯可以用于农业、汽车、机械、电子科技、日用品等方面，将其通过成型加工工艺加工成各式各样的电缆电线、管材、薄膜还有各种的中空制品、纤维、注塑产品等等。随着我国的广电通信技术的飞快发展，电缆行业也随之高速发展，开展聚乙烯的加工具有广阔的前景。因为当今社会电网建设的飞速发展，尤其是特高压工程的逐渐建设完善，所以导致对电线电缆的需求将大量的增加。加上我国微电子产业飞速发展，4G产业的遍布、5G产业崭露头角，而且宽带网络建设越来越完善，电缆行业的发展前景一片美好。但是同时我们迎来的挑战就是随着负荷的增大，电缆材料本身的阻燃性能面临考验[2]。
阻燃剂
阻燃剂简介
阻燃剂是一种把容易发生燃烧的各种聚合物改造成不容易燃烧的聚合物的助剂，其主要是针对提升高分子材料的阻燃性设计的。我们可以根据阻燃剂的不同使用用途，将其分为膨胀型跟反应型两种。
添加型阻燃剂最主要的工作方式就是以机械混合的方式将某些化合物加入到聚合物中，然后让聚合物拥有阻燃性能或者阻燃性能得到提高，到现在添加型阻燃剂主要有有机阻燃剂的跟无机阻燃剂的两种，还有有卤素阻燃剂和无卤阻燃剂[3]。
反应型阻燃剂跟其他阻燃剂最大的不同点在于它是将自己作为一种单体物质去加入聚合反应中，然后通过这个自身的反应让聚合物去携带这个阻燃的因子，反应型阻燃剂最大的优点就在于其身为单体物质加入反应中后基本不影响聚合物的使用性能，并且其阻燃性能相对与其他的阻燃剂来说时间维持较长。
1.2.2 阻燃剂的作用机理
一般认为含卤阻燃剂的作用机理是卤素化合物在被火焰加热之后会发生分解反应，而后分解出来的的卤素离子和高分子化合物会进行反应从而产生卤化氢。然后聚合物中浓度降低燃烧速度就会逐渐减慢，火焰就会慢慢熄灭，之所以会这样是因为高分子化合物在燃烧的过程中会产生许多的活泼羟基游离基反应。
而含有磷阻燃剂在燃烧的时候会产生一定量的偏磷酸来起到阻燃作用，因为这些偏磷酸会聚合成一种非常稳定的多聚态，将塑料包裹起来使其与氧隔绝。但是阻燃剂要起到阻燃作用不仅仅是一种机理独立运行的结果，必须是多种不同的机理同时运用才能达到最好的效果[4]。
1.2.2.1 吸热作用
目录
1.绪论 2
1.1 聚乙烯 2
1.1.1 聚乙烯简介 2
1.2 阻燃剂 3
1.2.1 阻燃剂简介 3
1.2.2 阻燃剂的作用机理 3
1.2.3膨胀阻燃剂 5
1.2.4阻燃剂的应用和发展 5
1.3石墨烯 5
1.3.1 石墨烯简介 5
1.3.2 石墨烯的发展及应用 6
1.4论文的研究内容及研究意义 7
2. 实验内容 9
2.1 实验设备及原料 9
2.1.1 实验设备 9
2.1.2 实验原料 9
2.1.3实验过程 10
2.2 分析测试与表征 12
2.2.1傅里叶变换红外光谱测试 12
2.2.2拉伸试验 12
2.2.3流动速率的测定 13
2.2.4热重分析测试 13
2.2.5极限氧指数测试 14
3. 结果与讨论 15
3.1 红外表征分析 15
3.2 对拉伸强度的分析 16
3.2.1数据处理 16
3.2.2 数据分析 17
3.3 对于塑料熔体流动速率分析 17
3.4 对TG结果分析 18
3.5对极限氧指数结果分析 19
4. 结论 21
参考文献 22
致谢 23
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1.绪论
聚乙烯
聚乙烯简介
聚乙烯，英文名称叫polyethylene,我们一般简称它为PE，它是一种性能优秀并且价格低廉的热塑性塑料，是由乙烯(C2H4)经过加聚反应聚合而成的。聚乙烯摸起来有一点蜡的感觉并且没有任何的毒性和异味，所以我们在实验中可以放心的使用，在适用性方面聚乙烯拥有着十分优异的承受低温的能力，所以可以在全国较大多数地区放心使用。将聚乙烯按支链密度分类，就可以分为线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)，而我们今天讨论的就是其中的低密度聚乙烯，也叫高压聚乙烯。其有类似蜡的手感，这种低密度聚乙烯拥有大量的长支链，主链形态呈非线性结构。将低密度聚乙烯和别的相对较高密度的聚乙烯相比，它的优点比较明显，整体呈透明状态，它的软化点、结晶度相对比较低，同时在保证其强度的情况下它的延展率、柔软性都很好，在其物理性能优异的情况下，它的力学性能也较为优秀。低密度聚乙烯的抗冲击强度也相对较高，比较适合用来进行热塑性成型加工。最难得可贵的就是在他各项性能都如此优秀的情况下还具有优异的化学稳定性，它能在室温下抵抗大多数化学试剂腐蚀，但不能抵抗强氧化腐蚀。在大气、阳光和氧气的长时间持续作用下，它会发生一定程度的变色、脆化、老化甚至开裂，从而失去其力学性能。所以虽然聚乙烯的化学稳定性好但是也要避免其在阳光等环境下长时间的暴晒[1]。
聚乙烯的应用及发展
聚乙烯可以用于农业、汽车、机械、电子科技、日用品等方面，将其通过成型加工工艺加工成各式各样的电缆电线、管材、薄膜还有各种的中空制品、纤维、注塑产品等等。随着我国的广电通信技术的飞快发展，电缆行业也随之高速发展，开展聚乙烯的加工具有广阔的前景。因为当今社会电网建设的飞速发展，尤其是特高压工程的逐渐建设完善，所以导致对电线电缆的需求将大量的增加。加上我国微电子产业飞速发展，4G产业的遍布、5G产业崭露头角，而且宽带网络建设越来越完善，电缆行业的发展前景一片美好。但是同时我们迎来的挑战就是随着负荷的增大，电缆材料本身的阻燃性能面临考验[2]。
阻燃剂
阻燃剂简介
阻燃剂是一种把容易发生燃烧的各种聚合物改造成不容易燃烧的聚合物的助剂，其主要是针对提升高分子材料的阻燃性设计的。我们可以根据阻燃剂的不同使用用途，将其分为膨胀型跟反应型两种。
添加型阻燃剂最主要的工作方式就是以机械混合的方式将某些化合物加入到聚合物中，然后让聚合物拥有阻燃性能或者阻燃性能得到提高，到现在添加型阻燃剂主要有有机阻燃剂的跟无机阻燃剂的两种，还有有卤素阻燃剂和无卤阻燃剂[3]。
反应型阻燃剂跟其他阻燃剂最大的不同点在于它是将自己作为一种单体物质去加入聚合反应中，然后通过这个自身的反应让聚合物去携带这个阻燃的因子，反应型阻燃剂最大的优点就在于其身为单体物质加入反应中后基本不影响聚合物的使用性能，并且其阻燃性能相对与其他的阻燃剂来说时间维持较长。
1.2.2 阻燃剂的作用机理
一般认为含卤阻燃剂的作用机理是卤素化合物在被火焰加热之后会发生分解反应，而后分解出来的的卤素离子和高分子化合物会进行反应从而产生卤化氢。然后聚合物中浓度降低燃烧速度就会逐渐减慢，火焰就会慢慢熄灭，之所以会这样是因为高分子化合物在燃烧的过程中会产生许多的活泼羟基游离基反应。
而含有磷阻燃剂在燃烧的时候会产生一定量的偏磷酸来起到阻燃作用，因为这些偏磷酸会聚合成一种非常稳定的多聚态，将塑料包裹起来使其与氧隔绝。但是阻燃剂要起到阻燃作用不仅仅是一种机理独立运行的结果，必须是多种不同的机理同时运用才能达到最好的效果[4]。
1.2.2.1 吸热作用
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