膨胀阻燃线型低密度聚乙烯阻燃性能的研究

洪喜军

摘要：在五大合成树脂中，作为关键的材料就是聚乙烯的使用，其中它的分类主要包括线形低密度的、高密度的以及低密度的聚乙烯。其实要分析线性低密度的聚乙烯，就要追溯到20世纪中期，它是一种线性结构分子，主要是利用了α-烯烃结合乙烯进行反应生成了共聚物，其实和低密度进行比较就会发现，分子量的分布比较窄，而且最为突出的特点就是流变特性，具有差异化。低密度线性聚乙烯，其实在很多的领域进行广泛应用，比如说电线电缆管道材料以及薄膜等，塑料所有的传统市场中都可以见到它的身影。基于此，本文将对阻燃性能进行研究，提供相关人员可以进行参考。

关键词：膨胀阻燃剂；线型低密度聚乙烯；阻燃

中图分类号：TQ325文献标识码：A

1实验部分

1.1原料

线型低密度聚乙烯（LLDPE），大庆石化有限公司；聚磷酸铵（APP），山东世安化工有限公司；三嗪系成炭剂（CFA），东北林业大学；乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐（EAEM），法国Arkema公司。

1.2仪器与设备

氧指数测定仪，JF-3，南京炯雷仪器设备有限公司；热失重分析仪，TGA/DSC1，梅特勒公司；水平垂直燃烧仪，FTT0082，英国FTT公司；锥形量热仪，FTT0056，英国FTT公司；扫描电镜显微镜（SEM），JSMIT300，日本电子公司；电子万能拉力机，Instron5969，英国Instron公司；冲击试验机，Zwick，德国Zwick公司.

1.3试样制备

阻燃LDPE基础配方为100份LDPE+30份膨胀型阻燃剂，其中膨胀型阻燃剂组成为APP：MEL：PER=2∶1∶1（质量比）。将LDPE、膨胀型阻燃剂和其它各种助剂等用高速混合机均匀混合，再用同向啮合型双螺杆挤出机挤出、造粒，然后经烘干、注射和制样.

1.4性能测试

1.4.1阻燃性能的测试

首先要开始制作样本，样本的制作只要参考相应的标准方法，所以就要按照蜡烛状的塑料式样燃烧性能措施标准方法进行，而且要使用相应的测定仪，对极限氧指数进行测定。

1.4.2机械性能的测试

按照塑料拉伸性能中，相关的测试要求，应该及时的利用通用万能冲片机，所处的环境要保持在十八摄氏度，湿度大约是百分之七十，利用上海测试仪器公司的万能材料测试仪对，所选用材料的机械性能进行测试，在此过程中一分钟之内要进行50毫米的拉伸，一般都需要进行五次测量。

1.4.3热重分析

在热重的分析过程中，会使用到热重分析仪，这次过程中升温的速率是1分钟10摄氏度的的梯度，空气流量要保持在一分钟30毫升，温度最高，为600摄氏度。

1.4.4SEM表征

在液氮中的用品会因为膨胀导致折断，为了可以对样品的形貌进行观察，就要使用扫描电子显微镜进行，使用二十五千伏的加速电压。

2结果与讨论

2.1EVA对膨胀阻燃LDPE性能的影响

和极性的膨胀阻燃体系相比较，对于聚乙烯来说，会发生兼容，就要使用EVA，通过实验可以测出来17.8的氧指数，11.16兆帕的拉伸强度，锻炼的伸长率为百分之一百四十二点六。一平方米内，缺口的冲击强度为二十一点六千焦。对于一些膨胀而且阻拦类型的，就会发现氧指数为21.5，九点三七兆帕的拉伸强度，断裂的伸长率为百分之九十五点二，弯曲的强度为6.28兆帕。对于聚乙烯来说，阻燃性能的改变主要取决于膨胀阻燃，通过实验可以发现，提高了冲击强度，但是却不利于其他性能的提高。

弯曲强度一直在下降，而且锻炼程度越来越明显，但是因为一直使用EVA，所以就会增大断裂伸长率，增大了氧指数。EVA本身而说，所占比较大的空间，具有低的结晶度。而且因为乙酰基极性基团的存在，导致了拉伸强度降低。但是对于膨胀阻燃体系来说，正是因为它的粘结性能比较高，所以说，改变了聚乙烯的连接性能，可以更好的合作地和阻燃剂共融，在基体中，分散能力越来越强。虽然外界的粉体聚集体以及界面脱粘等问题相对减少，断裂的伸长率得到提高。阻燃剂正是因为使用了EVA，所以实现了更好的发挥。通过实验可以知道氧指数比较低，其实在增加聚合物体系氧指数方面没起作用。

2.2膨胀阻燃LLDPE热失重分析

低密度线性的聚乙烯，一般没有将阻燃剂进行加入，他的初始降解温度就是三百九十九摄氏度，热降解速率最高时对应的温度为四百八十四摄氏度。当我们加入了阻燃剂之后，主要加入的是百分之二十五和百分之二十八的，所以说，热降解速率出现最大值，主要存在于三百一十二摄氏度四百八十五摄氏度二百九十九摄氏度以及四百八十六摄氏度。正是因为有保护炭层的存在，所以就会导致降低初始降解温度，阻断了燃烧所需要的燃料，也就是氧气，所以材料的降解难以继续。

2.3膨胀阻燃剂添加量对LLDPE力学性能的影响

对于材料的拉伸强度而言，正是因为不断的增加膨胀阻燃剂的添加，强度下降一直不明显，但是会发现断裂伸长率下降的比较快，而且缺口冲击强度夏天更为明显。在基体中。由于阻燃剂的存在，就会有团聚，现象产生，因为表面出现了缺陷，所以树脂受到了损伤，就会导致集中应力，所以就会产生这样的结果。因为作用力比较弱，一旦有外力作用，就会有滑移现象产生，对于材料来说，降低了力学性能。

2.4LDPE复合材料的热稳定性能分析

将阻燃剂加入，通过相关的数据可以看到，在分析热失重时，虽然增大了，初始的分解温度，但是因为阻燃剂提前进行了分解，而且还没等实验刚开始，就造成了这样的结果。热降解，T百分之五十，升高了3到5摄氏度。所以实现了不断增加的热稳定性，如果进行了相关材料的复配，其实根据单纯的聚乙烯，相比较的话，残碳量增加了百分之十五，正是因为不断提高了相应的比率，所以整体的阻燃性能得到提高，和对应的测试结果相比较是一致的。

2.5复合阻燃材料的机械性能

對于复合阻燃材料来说，如果和线性低密度聚乙烯相比较就会发现，拉伸强度更为明显，由于在线性低密度的聚乙烯中存在着氢氧化镁，两者是不相容的。对于相应的阻燃剂拉伸强度而言，很多的性能并没有提高，断裂伸长率也没有得到改变。但是通过结果表明，如果经过改进后，就会发现阻燃剂的机械性能得到较好，提高，如果是从相应的专业理论来看，在氢氧化镁以及相应的偶联剂中就会发现相应的基体进行的反应，只要进行了脱水，缩合，所以就会有核壳的结构产生。

总之，在线性低密度的聚乙烯中，将进行配比的膨胀阻燃剂进行加入就会发现，虽然性能得到较大的提高，特别是添加量达到百分之二十八十，就会有百分之三十一的极限氧指数，而且可以通过相应的测试。如果我们利用相关的仪器进行分析，无论是最大热的降解，热释放速率，如果将膨胀阻燃基进行加入，低密度线型聚乙烯，总热释放速率，会得到明显的降低。主要是因为分解的过程中，形成了保护层，无论是所需要的氧气，还是更多的热量，都被进行了隔绝。

参考文献：

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