聚醚酯熱塑性彈性體的納米復(fù)合、阻燃和抗老化改性與性能研究.pdf

1、熱塑性聚醚酯彈性體(TPEE)是一類重要的熱塑性彈性體材料，其耐油性和耐化學(xué)腐蝕性好，兼具橡膠低溫下高彈性和塑料的高強(qiáng)度等特點(diǎn)，在汽車、電子電氣、通訊等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。然而，由于TPEE材料本質(zhì)易燃，抗老化性能欠佳，因此在實(shí)際應(yīng)用中存在較嚴(yán)重的安全隱患。本論文針對(duì)這些問題，基于納米復(fù)合和反應(yīng)性擠出的高分子改性原理，發(fā)展了反應(yīng)性擠出阻燃和納米復(fù)合協(xié)同抗老化的新方法和技術(shù)，系統(tǒng)開展了如下研究工作:
　　1、針對(duì)石墨烯與TPEE基體相

2、容性差、易聚集的問題，發(fā)展了基于石墨烯表面活化和反應(yīng)性擠出原理的制備方法，制備性能優(yōu)良的TPEE基納米復(fù)合材料。首先采用化學(xué)氧化-還原法制備了石墨烯(GNS)，進(jìn)而利用二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)的異氰酸酯基團(tuán)(-CNO)與石墨烯片層表面的羥基(-OH)發(fā)生反應(yīng)，得到表面活化的石墨烯(f-GNS);然后，通過(guò)反應(yīng)性擠出將f-GNS與TPEE基體復(fù)合制備高石墨烯含量的母粒;最后通過(guò)二次熔融共混，將母粒添加到TPEE基體中，得到TPEE基

3、納米復(fù)合材料。系統(tǒng)地研究了其分散性、結(jié)晶行為、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和燃燒性能。研究結(jié)果表明，通過(guò)將石墨烯表面活化與反應(yīng)性擠出相結(jié)合，顯著提高了石墨烯在TPEE基體中的分散性。透射電鏡結(jié)果顯示，低濃度下f-GNS在基體中有著良好的分散狀態(tài)，并且由于f-GNS片層的增強(qiáng)作用以及f-GNS與TPEE間的化學(xué)鍵聯(lián)接增強(qiáng)了兩者間界面作用力，使得材料的力學(xué)性能顯著提高，石墨烯含量?jī)H0.1 wt％時(shí)，材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別提高47.7％和30.

4、8％。而且石墨烯提高了材料的熱穩(wěn)定性，并且作為異相成核劑加速了TPEE基體的結(jié)晶。同時(shí)，由于其片層阻隔和固定化作用，可降低材料的熱釋放速率峰值，提高阻燃性能。
　　2、針對(duì)TPEE本質(zhì)易燃的問題，發(fā)展了TPEE的反應(yīng)性擠出阻燃新方法。以二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)為擴(kuò)鏈劑，聚苯醚(PPO)為成炭劑，無(wú)機(jī)次磷酸鋁為無(wú)鹵阻燃劑，通過(guò)反應(yīng)性擠出，制備了無(wú)鹵阻燃TPEE復(fù)合材料。系統(tǒng)研究了阻燃材料的分散性、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和阻燃性能。

5、PPO具有優(yōu)良的成炭性，但是與TPEE的相容性差，通過(guò)反應(yīng)性擠出，使得兩者通過(guò)端基擴(kuò)鏈反應(yīng)結(jié)合成一體，既改善了TPEE熔融粘度低和熔體強(qiáng)度低的缺陷，也提高了TPEE的阻燃性能。研究結(jié)果表明，TPEE與PPO的相容性提高，PPO的分散顆粒細(xì)小而且均勻;阻燃材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都顯著提高，PPO與MDI的加入能夠使拉伸強(qiáng)度提高31.42％;其熱釋放速率峰值降低85.13％，成炭量升高，700℃的殘?zhí)苛坑?增加到23.32％。阻燃體系中

6、的次磷酸鋁的作用主要在于強(qiáng)化和提高了熱穩(wěn)定性和阻燃性能。
　　3、針對(duì)TPEE抗熱老化性差的問題，發(fā)展了基于反應(yīng)性擠出和納米復(fù)合的抗老化協(xié)效方法，提高抗老化體系的作用，系統(tǒng)研究了蒙脫土、石墨烯及碳納米管等納米協(xié)效劑協(xié)效復(fù)配抗氧劑提高TPEE的抗老化性能，結(jié)果表明，納米協(xié)效劑使得材料在158℃×168h條件的老化試驗(yàn)中一直保持試樣樣條的形狀完整，且具有較高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。納米復(fù)合材料的氧化誘導(dǎo)時(shí)間值比純樣和單純加抗氧劑的值明