膨脹阻燃線型低密度聚乙烯阻燃性能的研究

洪喜軍

摘要：在五大合成樹脂中，作為關(guān)鍵的材料就是聚乙烯的使用，其中它的分類主要包括線形低密度的、高密度的以及低密度的聚乙烯。其實要分析線性低密度的聚乙烯，就要追溯到20世紀中期，它是一種線性結(jié)構(gòu)分子，主要是利用了α-烯烴結(jié)合乙烯進行反應生成了共聚物，其實和低密度進行比較就會發(fā)現(xiàn)，分子量的分布比較窄，而且最為突出的特點就是流變特性，具有差異化。低密度線性聚乙烯，其實在很多的領(lǐng)域進行廣泛應用，比如說電線電纜管道材料以及薄膜等，塑料所有的傳統(tǒng)市場中都可以見到它的身影?；诖?，本文將對阻燃性能進行研究，提供相關(guān)人員可以進行參考。

關(guān)鍵詞：膨脹阻燃劑；線型低密度聚乙烯；阻燃

中圖分類號：TQ325文獻標識碼：A

1實驗部分

1.1原料

線型低密度聚乙烯（LLDPE），大慶石化有限公司；聚磷酸銨（APP），山東世安化工有限公司；三嗪系成炭劑（CFA），東北林業(yè)大學；乙烯-丙烯酸酯-馬來酸酐（EAEM），法國Arkema公司。

1.2儀器與設(shè)備

氧指數(shù)測定儀，JF-3，南京炯雷儀器設(shè)備有限公司；熱失重分析儀，TGA/DSC1，梅特勒公司；水平垂直燃燒儀，F(xiàn)TT0082，英國FTT公司；錐形量熱儀，F(xiàn)TT0056，英國FTT公司；掃描電鏡顯微鏡（SEM），JSMIT300，日本電子公司；電子萬能拉力機，Instron5969，英國Instron公司；沖擊試驗機，Zwick，德國Zwick公司.

1.3試樣制備

阻燃LDPE基礎(chǔ)配方為100份LDPE+30份膨脹型阻燃劑，其中膨脹型阻燃劑組成為APP：MEL：PER=2∶1∶1（質(zhì)量比）。將LDPE、膨脹型阻燃劑和其它各種助劑等用高速混合機均勻混合，再用同向嚙合型雙螺桿擠出機擠出、造粒，然后經(jīng)烘干、注射和制樣.

1.4性能測試

1.4.1阻燃性能的測試

首先要開始制作樣本，樣本的制作只要參考相應的標準方法，所以就要按照蠟燭狀的塑料式樣燃燒性能措施標準方法進行，而且要使用相應的測定儀，對極限氧指數(shù)進行測定。

1.4.2機械性能的測試

按照塑料拉伸性能中，相關(guān)的測試要求，應該及時的利用通用萬能沖片機，所處的環(huán)境要保持在十八攝氏度，濕度大約是百分之七十，利用上海測試儀器公司的萬能材料測試儀對，所選用材料的機械性能進行測試，在此過程中一分鐘之內(nèi)要進行50毫米的拉伸，一般都需要進行五次測量。

1.4.3熱重分析

在熱重的分析過程中，會使用到熱重分析儀，這次過程中升溫的速率是1分鐘10攝氏度的的梯度，空氣流量要保持在一分鐘30毫升，溫度最高，為600攝氏度。

1.4.4SEM表征

在液氮中的用品會因為膨脹導致折斷，為了可以對樣品的形貌進行觀察，就要使用掃描電子顯微鏡進行，使用二十五千伏的加速電壓。

2結(jié)果與討論

2.1EVA對膨脹阻燃LDPE性能的影響

和極性的膨脹阻燃體系相比較，對于聚乙烯來說，會發(fā)生兼容，就要使用EVA，通過實驗可以測出來17.8的氧指數(shù)，11.16兆帕的拉伸強度，鍛煉的伸長率為百分之一百四十二點六。一平方米內(nèi)，缺口的沖擊強度為二十一點六千焦。對于一些膨脹而且阻攔類型的，就會發(fā)現(xiàn)氧指數(shù)為21.5，九點三七兆帕的拉伸強度，斷裂的伸長率為百分之九十五點二，彎曲的強度為6.28兆帕。對于聚乙烯來說，阻燃性能的改變主要取決于膨脹阻燃，通過實驗可以發(fā)現(xiàn)，提高了沖擊強度，但是卻不利于其他性能的提高。

彎曲強度一直在下降，而且鍛煉程度越來越明顯，但是因為一直使用EVA，所以就會增大斷裂伸長率，增大了氧指數(shù)。EVA本身而說，所占比較大的空間，具有低的結(jié)晶度。而且因為乙?；鶚O性基團的存在，導致了拉伸強度降低。但是對于膨脹阻燃體系來說，正是因為它的粘結(jié)性能比較高，所以說，改變了聚乙烯的連接性能，可以更好的合作地和阻燃劑共融，在基體中，分散能力越來越強。雖然外界的粉體聚集體以及界面脫粘等問題相對減少，斷裂的伸長率得到提高。阻燃劑正是因為使用了EVA，所以實現(xiàn)了更好的發(fā)揮。通過實驗可以知道氧指數(shù)比較低，其實在增加聚合物體系氧指數(shù)方面沒起作用。

2.2膨脹阻燃LLDPE熱失重分析

低密度線性的聚乙烯，一般沒有將阻燃劑進行加入，他的初始降解溫度就是三百九十九攝氏度，熱降解速率最高時對應的溫度為四百八十四攝氏度。當我們加入了阻燃劑之后，主要加入的是百分之二十五和百分之二十八的，所以說，熱降解速率出現(xiàn)最大值，主要存在于三百一十二攝氏度四百八十五攝氏度二百九十九攝氏度以及四百八十六攝氏度。正是因為有保護炭層的存在，所以就會導致降低初始降解溫度，阻斷了燃燒所需要的燃料，也就是氧氣，所以材料的降解難以繼續(xù)。

2.3膨脹阻燃劑添加量對LLDPE力學性能的影響

對于材料的拉伸強度而言，正是因為不斷的增加膨脹阻燃劑的添加，強度下降一直不明顯，但是會發(fā)現(xiàn)斷裂伸長率下降的比較快，而且缺口沖擊強度夏天更為明顯。在基體中。由于阻燃劑的存在，就會有團聚，現(xiàn)象產(chǎn)生，因為表面出現(xiàn)了缺陷，所以樹脂受到了損傷，就會導致集中應力，所以就會產(chǎn)生這樣的結(jié)果。因為作用力比較弱，一旦有外力作用，就會有滑移現(xiàn)象產(chǎn)生，對于材料來說，降低了力學性能。

2.4LDPE復合材料的熱穩(wěn)定性能分析

將阻燃劑加入，通過相關(guān)的數(shù)據(jù)可以看到，在分析熱失重時，雖然增大了，初始的分解溫度，但是因為阻燃劑提前進行了分解，而且還沒等實驗剛開始，就造成了這樣的結(jié)果。熱降解，T百分之五十，升高了3到5攝氏度。所以實現(xiàn)了不斷增加的熱穩(wěn)定性，如果進行了相關(guān)材料的復配，其實根據(jù)單純的聚乙烯，相比較的話，殘?zhí)剂吭黾恿税俜种?，正是因為不斷提高了相應的比率，所以整體的阻燃性能得到提高，和對應的測試結(jié)果相比較是一致的。

2.5復合阻燃材料的機械性能

對于復合阻燃材料來說，如果和線性低密度聚乙烯相比較就會發(fā)現(xiàn)，拉伸強度更為明顯，由于在線性低密度的聚乙烯中存在著氫氧化鎂，兩者是不相容的。對于相應的阻燃劑拉伸強度而言，很多的性能并沒有提高，斷裂伸長率也沒有得到改變。但是通過結(jié)果表明，如果經(jīng)過改進后，就會發(fā)現(xiàn)阻燃劑的機械性能得到較好，提高，如果是從相應的專業(yè)理論來看，在氫氧化鎂以及相應的偶聯(lián)劑中就會發(fā)現(xiàn)相應的基體進行的反應，只要進行了脫水，縮合，所以就會有核殼的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生。

總之，在線性低密度的聚乙烯中，將進行配比的膨脹阻燃劑進行加入就會發(fā)現(xiàn)，雖然性能得到較大的提高，特別是添加量達到百分之二十八十，就會有百分之三十一的極限氧指數(shù)，而且可以通過相應的測試。如果我們利用相關(guān)的儀器進行分析，無論是最大熱的降解，熱釋放速率，如果將膨脹阻燃基進行加入，低密度線型聚乙烯，總熱釋放速率，會得到明顯的降低。主要是因為分解的過程中，形成了保護層，無論是所需要的氧氣，還是更多的熱量，都被進行了隔絕。

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