【摘 要】
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聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种结晶性饱和聚酯树脂,具有优异的机械性能、吸湿率低、耐化学腐蚀等特性,成为广泛使用的一种高分子材料,但PBT易燃烧,对缺口敏感导致冲击韧性差的缺点,很大程度上限制其拓展应用范围。以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)作为基体,溴化聚苯乙烯(BPS)为阻燃剂,三氧化二锑纳米颗粒(纳米Sb_2O_3)为协效阻燃剂,制备纳米Sb_2O_3/BP
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聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种结晶性饱和聚酯树脂,具有优异的机械性能、吸湿率低、耐化学腐蚀等特性,成为广泛使用的一种高分子材料,但PBT易燃烧,对缺口敏感导致冲击韧性差的缺点,很大程度上限制其拓展应用范围。以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)作为基体,溴化聚苯乙烯(BPS)为阻燃剂,三氧化二锑纳米颗粒(纳米Sb_2O_3)为协效阻燃剂,制备纳米Sb_2O_3/BPS/PBT阻燃复合材料,并在此研究体系的基础上,以热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和新型双官能PBT增韧剂(SWR-6B)为增韧组分,采用球磨分散和熔融共混法制备纳米Sb_2O_3/增韧组分/BPS-PBT阻燃复合材料,通过悬臂梁冲击、拉伸、差示扫描量热仪(DSC)、极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL94)试验等对增韧改性的PBT基阻燃复合材料进行表征分析,采用扫描电子显微镜(SEM)观察了PBT基阻燃复合材料拉伸、冲击断面形貌和燃烧后的残炭形态,研究了不同的增韧组分对PBT基阻燃复合材料力学性能、阻燃性能和结晶行为的影响。主要研究工作包括以下几个方面:(1)采用KH550对纳米Sb_2O_3进行表面改性,提高其在基体中的分散性。制备纳米Sb_2O_3/TPU/BPS-PBT阻燃复合材料,研究TPU含量对PBT基阻燃复合材料性能的影响。研究结果表明:TPU延缓了PBT的结晶过程,降低了结晶度;TPU的添加使复合材料LOI值略有降低,但其UL94等级仍处于V-0级;当TPU的添加量为3wt.%时,复合材料的拉伸强度和冲击韧性均有提高,纳米Sb_2O_3/TPU/BPS-PBT阻燃复合材料表现出良好的综合性能。(2)通过研究SWR-6B对纳米Sb_2O_3/BPS/PBT阻燃复合材料力学性能的影响,可以发现相比于TPU,SWR-6B对PBT基阻燃复合材料的拉伸强度影响较小;缺口冲击实验表明SWR-6B显著提高了纳米Sb_2O_3/BPS/PBT阻燃复合材料的冲击强度;复合材料达到阻燃效果;球磨分散过程使PBT结晶变得无序化,且随着SWR-6B的添加量增加,PBT基阻燃复合材料的结晶度降低,加工温度降低。(3)TPU/SWR-6B复配增韧改性PBT基阻燃复合材料,TPU质量分数为1wt.%的复配增韧复合材料体系的拉伸强度降幅较小,缺口冲击性能有显著提升;复配增韧改性对纳米Sb_2O_3/BPS/PBT阻燃复合材料的阻燃性能影响较小,复合材料都达到V-0级;2TPU-1SWR-6B增韧复合材料的结晶度大于1TPU-2SWR-6B增韧复合材料的结晶度,TPU组分对PBT基阻燃复合材料的结晶性能影响更大。(4)对燃烧后的残炭形貌进行分析发现,纳米Sb_2O_3/TPU/SWR-6B/BPS-PBT阻燃复合材料可以形成相对致密的炭层;SWR-6B的加入降低PBT基阻燃复合材料的热释放速率,缩短其点燃时间,且燃烧热值低于纯PBT;增韧组分对PBT基阻燃复合材料的阻燃性能影响较小,使得纳米Sb_2O_3/BPS/PBT复合材料的阻燃性能和力学性能均有所提升。
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