針對(duì)高填充無(wú)機(jī)阻燃劑造成PE-LD力學(xué)性能下降的問題,分別選擇硫磺、過氧化物、酚醛樹脂作為交聯(lián)劑,采用動(dòng)態(tài)硫化法制備了無(wú)鹵阻燃 PE-LD/三元乙丙橡膠(EPDM)復(fù)合材料。結(jié)果表明,硫磺作為交聯(lián)劑,PE-LD/EPDM/硫磺/硫化促進(jìn)劑 TMTD/硫化促進(jìn)劑 DM/ZnO/抗氧劑的配比為60/40/1.6/2/1/0.5/0.5 時(shí),復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳;與 PE-LD/EPDM 簡(jiǎn)單共混相比,采用硫磺體系通過動(dòng)態(tài)硫化法制備的無(wú)鹵阻燃材料的力學(xué)及阻燃性能均得到顯著提高。當(dāng)無(wú)機(jī)阻燃劑含量為45 % 時(shí),添加20 % 的 EPDM 并采用動(dòng)態(tài)硫化法制得無(wú)鹵阻燃 PE-LD 材料具有很好的綜合性能,拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度分別為9.59 MPa、293.6 % 、36.5kJ/m2 ,極限氧指數(shù)為29.1 % ,垂直燃燒達(dá)到 UL94V-0級(jí)。
主要原料
PE-LD,18D,中國(guó)石油大慶石化公司; EPDM,21030,中國(guó)石油大慶石化公司; MH,粒徑為10μm;
ATH,粒徑為15μm
微JiaoNang紅磷(P),
過氧化二異丙苯(DCP);硫磺(S),工業(yè)品,市售;
酚醛樹脂,工業(yè)品,市售;
抗氧劑,2246,工業(yè)品,市售;
硫化促進(jìn)劑,TMTD 和 DM,工業(yè)品,市售;氧化鋅(ZnO),工業(yè)品,市售。
樣品制備
先對(duì)EPDM 進(jìn)行塑煉,用小輥距使膠料連續(xù)包輥, 再逐步放寬輥距,在60~75 ℃ 下加入交聯(lián)劑、助劑使其混合均勻并下料。將 PE-LD 在125 ℃ 左右的開煉機(jī)上完全熔融3 min后,將塑煉后的 EPDM 加入其中,分3次加入無(wú)機(jī)復(fù)合阻燃劑粉末,開煉15 min 后完成動(dòng)態(tài)硫化,然后取下用平板硫化機(jī)壓片,溫度控制在170 ℃左右,壓力保持在10 MPa,熱壓10 min后,冷卻至室溫,用沖片機(jī)沖片,在萬(wàn)能制樣機(jī)上制樣。
簡(jiǎn)單共混法是在 EPDM 塑煉過程中不加入交聯(lián)劑,其他與動(dòng)態(tài)硫化法完全相同。
性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征
拉伸強(qiáng)度按 GB/T1040—1992 進(jìn)行測(cè)試,拉伸速率為5 mm/min;
缺口沖擊強(qiáng)度按 GB1043—1979 進(jìn)行測(cè)試,擺錘能量為5.5J,沖擊速度為3.5 m/s;
氧指數(shù)按照 GB/T2406—1993 進(jìn)行測(cè)試,保持壓力0.1 MPa和總流量10L/min不變;
垂直燃燒等級(jí)按照 GB/T2408—1996 進(jìn)行測(cè)試,室溫23 ℃,濕度為50 %±5 %。
采用硫磺、酚醛樹脂、DCP 硫化體系制備了動(dòng)態(tài)硫化 PE-LD/EPDM 共混物,得出硫磺體系最 佳, PE-LD/EPDM/S/TMTD/DM/ZnO/抗氧劑的最佳配比為60/40/1.6/2/1/0.5/0.5;
(2)選擇硫磺體系,采用動(dòng)態(tài)硫化法制備了無(wú)鹵阻燃PE-LD/EPDM 材料,與簡(jiǎn)單共混材料相比,EPDM含量相同時(shí),動(dòng)態(tài)硫化可以有效地改進(jìn)高含量無(wú)機(jī)阻燃劑填充聚合物材料的力學(xué)性能和阻燃性能;
(3)EPDM 含量為20 % 時(shí),動(dòng)態(tài)硫化材料的垂直燃燒等級(jí)可以從簡(jiǎn)單共混時(shí)的 UL94 V-1 級(jí)提高到 V-0級(jí),拉伸強(qiáng)度從8.41 MPa提高到9.59 MPa,缺口沖擊強(qiáng)度從26.8kJ/m2提高到36.5kJ/m2。
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