HDPESEBS纳米碳酸钙阻燃剂共混改性研究
HDPESEBS纳米碳酸钙阻燃剂共混改性研究[20200412225851]
摘要
将SEBS、nano-CaCO3、阻燃剂添加到高密度聚乙烯（HDPE）中进行熔融共混，得到样条，研究了力学性能、热性能。结果表明，复合材料随着SEBS的含量增大其拉伸强度、模量和弯曲强度、模量以及硬度都在减小，而冲击强度和熔体流动指数变好：随着nano-CaCO3的含量增加拉伸强度在增加，弯曲强度在减少，熔体流动指数和冲击强度也在减小，但效果不明显；加入阻燃剂，起始分解温度变大，TGA曲线右移，阻燃效果提高。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:HDPESEBSnano-CaCO3共混改性
目录
1.引言 1
1.1塑料的简述 1
1.2 熔融共混概述 1
1.2.1 熔融共混简介 1
1.2.2 熔融共混设备 2
1.3高密度聚乙烯概述 2
1.3.1高密度聚乙烯（HDPE）简介 2
1.3.2高密度聚乙烯（HDPE）的特性 3
1.3.3高密度聚乙烯（HDPE）的应用 3
1.4 SEBS(苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯)的概述 4
1.4.1 SEBS的简介 4
1.4.2 SEBS的生产工艺 4
1.4.3 SEBS应用 4
1.5纳米碳酸钙概述 5
1.5.1纳米碳酸钙简介 5
1.5.2纳米碳酸钙的特性 5
1.5.3纳米碳酸钙的应用 5
1.6 阻燃剂十溴二苯乙烷/三氧化二锑概述 6
1.6.1 十溴二苯乙烷简介 6
1.6.2 三氧化二锑简介 6
1.6.3十溴二苯乙烷与三氧化二锑的阻燃机理 6
1.7 注射成型 7
1.7.1 注射机的结构与作用 7
1.7.2 注射成型工艺 7
1.8 本实验的思路与解决方案 8
2.实验部分 9
2.1 实验主要原料 9
2.2 实验设备 9
2.3原料配比 10
2.4实验流程 10
2.5 试样的制备 11
2.5.1原料的混合 11
2.5.2 注射实验 11
2.6 性能检测 12
2.6.1拉伸性能的测定 12
2.6.2弯曲性能的测定 12
2.6.3冲击强度的测定 13
2.6.4熔体流动指数的测定 13
2.6.5硬度的测定 14
2.6.6热失重（TGA）的测定 14
3.结果与讨论 16
3.1 拉伸强度以及拉伸模量 16
3.2弯曲强度和弯曲模量 18
3.3冲击强度 21
3.4硬度 23
3.5熔体流动指数 24
熔融指数是表示材料加工时的流动性的数值，对于材料的加工有着重要的参考价值。 24
3.6热重分析（TGA） 25
4.总结 31
参考文献 32
致谢 33
附录 34
1.引言
1.1塑料的简述
在长期的生产斗争中，人类祖先渐渐获取了使用有机材料的丰富知识，在日常生产生活中，天然有机材料处处存在，例如蚕丝、皮革、羊毛、树叶、树皮等等，这些都是与人类生活息息相关的天然有机材料。他们的结构构型是有共同点的，都是由天然高分子所组成，这就是我们熟知的天然高分子物或天然高聚物材料，随着社会的进步与科学技术的发展，这些材料生产量已经不能满足人们日益增长的需要。通过这几百年的探索，各式各样的高分子材料及其各种合成加工方法渐渐被科学家发现与开发，其中产量最大的是塑料、合成纤维、合成橡胶，被称为三大合成材料，这不仅是科学事业的伟大壮举也造福了全人类，合成材料的产量直接影响着国民生产总值，也是衡量一个国家是否能称为大国的标准之一。
其中塑料的发展尤为受到全世界学者的关注，塑料一般被分为热固性塑料和热塑性塑料两大类，它们在一定的特性上是有区别的，主要是热固性塑料不能再熔融循环使用，热塑性塑料则恰恰相反，可以循环使用，由此可以看出热塑性材料是环保材料，生产工业上更受欢迎。
在生活在工业中随着科学技术的发展与进步，人们并没有停止对塑料的加工生产技术的研究。希望不远的将来，塑料的加工改性技术可以得到进一步的发展，塑料的应用范围会更加广泛，甚至取代金属材料减缓环境与能源的危机。
1.2 熔融共混概述
1.2.1 熔融共混简介
随着时代的发展人们对材料的要求越来越高，科学家经过多年来的研究，找到了各种方法，共混改性是其中之一。聚合物之间的共混改性能在较短的时间内得到性能优良的高分子材料,制得“高分子合金”[]。聚合物共混是聚合物改善性能的一种最有效最广泛的方法之一，是发展聚合物材料的一种卓越的有成效的途径之一，也成为了高分子材料科学技术的重要组成部分。
聚合物共混的方法有很多，主要分为化学方法和物理方法两大类。物理法又分为机械共混法（包括熔融共混和干粉共混）、溶液共混、以及乳液共混法三种。化学共混法则可以分为接枝、嵌段共聚共混法以及IPN法等共聚法[]。
本实验主要所采用的共混改性方法为熔融共混。熔融共混[]是将基体材料与各种添加剂在高温下熔融或者软化下，在各种塑炼机的作用下混合，所获得的均匀的共混物熔体，冷却后成型，所形成的高分子材料在光学、热学、力学等各个方面都有显著的提升与改善。由于材料处在熔融状态下，聚合物分子间接触面也相对比较大，而且聚合物分子扩散和对流的效果也明显好于其他共混方法，不仅如此基体材料与添加剂相容性也非常好。在各方面，熔融共混法已经成为当代社会共混改性一些重要材料的一种有效的手段，受到广大厂家们的青睐，规模化生产和现代生产技术有一定的优势。
1.2.2 熔融共混设备
熔融共混所用的主要设备有开炼机、密炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机以及注塑机。
开炼机共混操作简单，工艺条件便于控制，对材料的适应性比较强，实验室的使用会比较多而且设备较便宜。
密炼机是通过密炼机的两对转子相对回转，通过对材料的挤压与剪切的作用下，来完成共混任务的。密炼机在运行过程中能够产生大量的剪切能，所以混合的效果、劳动条件以及防氧化的效果要比开炼机要好，但是价格昂贵限制了其在实验室中的运用，较多用在橡胶产业中。
单螺杆挤出机主要用于聚氯乙烯、聚乙烯等热塑性塑料的生产工艺中，其造价较双螺杆挤出机便宜，适合一些中小型企业，可以说是一种全面实用的机器。
采用双螺杆挤出机可以直接加入粉料，塑炼的效果好，生产能力高等优点在高分子材料的成型加工行业的运用越来越广泛。
注射机共混是将混合基体材料在注射系统中利用螺杆或者分流梭的作用进行加热熔融来实现物料的均匀混合，注射机共混在生产过程中效果好，整套生产规模完善，适合各种热塑性以及热固性塑料产品的生产制作。
1.3高密度聚乙烯概述
1.3.1高密度聚乙烯（HDPE）简介
高密度聚乙烯（HDPE）是一种性能优越、应用广泛的热塑性材料，是五大通用塑料之一。早在1953年高密度聚乙烯是科学家Ziegler利用TIC14和A1Et3，在低压的情况下反应生成的[]。随着时间的推移，科学家和商人渐渐发现高密度聚乙烯各种优点，尤其是成本较低、较其他的材料易加工以及原材料的来源广泛等优点，为其今后的发展起到了关键性的作用。于20世纪70年代HDPE开始进入市场[]，二十一世纪的现在高密度聚乙烯的发展又到了一个新的层面上，广泛活跃在我们日常生活中，是年生产量最大的塑料之一，被广泛应用于食品、汽车、化工等领域。
随着高密度聚乙烯在欧美的大热，很多国内生产商也了解到高密度聚乙烯的各种优越性能，也纷纷加入到其中，其中较大的生产商有中石油、中石化、中海油三大企业，其中中石油的技术尤为成熟，极大的推动了高密度聚乙烯在中国高速发展。截至2006年年底[]，中石油的高密度聚乙烯制造装置已经有4套投入生产，合计生产产量约为63万吨／年，占全国HDPE总生产量的43％[]。
摘要
将SEBS、nano-CaCO3、阻燃剂添加到高密度聚乙烯（HDPE）中进行熔融共混，得到样条，研究了力学性能、热性能。结果表明，复合材料随着SEBS的含量增大其拉伸强度、模量和弯曲强度、模量以及硬度都在减小，而冲击强度和熔体流动指数变好：随着nano-CaCO3的含量增加拉伸强度在增加，弯曲强度在减少，熔体流动指数和冲击强度也在减小，但效果不明显；加入阻燃剂，起始分解温度变大，TGA曲线右移，阻燃效果提高。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:HDPESEBSnano-CaCO3共混改性
目录
1.引言 1
1.1塑料的简述 1
1.2 熔融共混概述 1
1.2.1 熔融共混简介 1
1.2.2 熔融共混设备 2
1.3高密度聚乙烯概述 2
1.3.1高密度聚乙烯（HDPE）简介 2
1.3.2高密度聚乙烯（HDPE）的特性 3
1.3.3高密度聚乙烯（HDPE）的应用 3
1.4 SEBS(苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯)的概述 4
1.4.1 SEBS的简介 4
1.4.2 SEBS的生产工艺 4
1.4.3 SEBS应用 4
1.5纳米碳酸钙概述 5
1.5.1纳米碳酸钙简介 5
1.5.2纳米碳酸钙的特性 5
1.5.3纳米碳酸钙的应用 5
1.6 阻燃剂十溴二苯乙烷/三氧化二锑概述 6
1.6.1 十溴二苯乙烷简介 6
1.6.2 三氧化二锑简介 6
1.6.3十溴二苯乙烷与三氧化二锑的阻燃机理 6
1.7 注射成型 7
1.7.1 注射机的结构与作用 7
1.7.2 注射成型工艺 7
1.8 本实验的思路与解决方案 8
2.实验部分 9
2.1 实验主要原料 9
2.2 实验设备 9
2.3原料配比 10
2.4实验流程 10
2.5 试样的制备 11
2.5.1原料的混合 11
2.5.2 注射实验 11
2.6 性能检测 12
2.6.1拉伸性能的测定 12
2.6.2弯曲性能的测定 12
2.6.3冲击强度的测定 13
2.6.4熔体流动指数的测定 13
2.6.5硬度的测定 14
2.6.6热失重（TGA）的测定 14
3.结果与讨论 16
3.1 拉伸强度以及拉伸模量 16
3.2弯曲强度和弯曲模量 18
3.3冲击强度 21
3.4硬度 23
3.5熔体流动指数 24
熔融指数是表示材料加工时的流动性的数值，对于材料的加工有着重要的参考价值。 24
3.6热重分析（TGA） 25
4.总结 31
参考文献 32
致谢 33
附录 34
1.引言
1.1塑料的简述
在长期的生产斗争中，人类祖先渐渐获取了使用有机材料的丰富知识，在日常生产生活中，天然有机材料处处存在，例如蚕丝、皮革、羊毛、树叶、树皮等等，这些都是与人类生活息息相关的天然有机材料。他们的结构构型是有共同点的，都是由天然高分子所组成，这就是我们熟知的天然高分子物或天然高聚物材料，随着社会的进步与科学技术的发展，这些材料生产量已经不能满足人们日益增长的需要。通过这几百年的探索，各式各样的高分子材料及其各种合成加工方法渐渐被科学家发现与开发，其中产量最大的是塑料、合成纤维、合成橡胶，被称为三大合成材料，这不仅是科学事业的伟大壮举也造福了全人类，合成材料的产量直接影响着国民生产总值，也是衡量一个国家是否能称为大国的标准之一。
其中塑料的发展尤为受到全世界学者的关注，塑料一般被分为热固性塑料和热塑性塑料两大类，它们在一定的特性上是有区别的，主要是热固性塑料不能再熔融循环使用，热塑性塑料则恰恰相反，可以循环使用，由此可以看出热塑性材料是环保材料，生产工业上更受欢迎。
在生活在工业中随着科学技术的发展与进步，人们并没有停止对塑料的加工生产技术的研究。希望不远的将来，塑料的加工改性技术可以得到进一步的发展，塑料的应用范围会更加广泛，甚至取代金属材料减缓环境与能源的危机。
1.2 熔融共混概述
1.2.1 熔融共混简介
随着时代的发展人们对材料的要求越来越高，科学家经过多年来的研究，找到了各种方法，共混改性是其中之一。聚合物之间的共混改性能在较短的时间内得到性能优良的高分子材料,制得“高分子合金”[]。聚合物共混是聚合物改善性能的一种最有效最广泛的方法之一，是发展聚合物材料的一种卓越的有成效的途径之一，也成为了高分子材料科学技术的重要组成部分。
聚合物共混的方法有很多，主要分为化学方法和物理方法两大类。物理法又分为机械共混法（包括熔融共混和干粉共混）、溶液共混、以及乳液共混法三种。化学共混法则可以分为接枝、嵌段共聚共混法以及IPN法等共聚法[]。
本实验主要所采用的共混改性方法为熔融共混。熔融共混[]是将基体材料与各种添加剂在高温下熔融或者软化下，在各种塑炼机的作用下混合，所获得的均匀的共混物熔体，冷却后成型，所形成的高分子材料在光学、热学、力学等各个方面都有显著的提升与改善。由于材料处在熔融状态下，聚合物分子间接触面也相对比较大，而且聚合物分子扩散和对流的效果也明显好于其他共混方法，不仅如此基体材料与添加剂相容性也非常好。在各方面，熔融共混法已经成为当代社会共混改性一些重要材料的一种有效的手段，受到广大厂家们的青睐，规模化生产和现代生产技术有一定的优势。
1.2.2 熔融共混设备
熔融共混所用的主要设备有开炼机、密炼机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机以及注塑机。
开炼机共混操作简单，工艺条件便于控制，对材料的适应性比较强，实验室的使用会比较多而且设备较便宜。
密炼机是通过密炼机的两对转子相对回转，通过对材料的挤压与剪切的作用下，来完成共混任务的。密炼机在运行过程中能够产生大量的剪切能，所以混合的效果、劳动条件以及防氧化的效果要比开炼机要好，但是价格昂贵限制了其在实验室中的运用，较多用在橡胶产业中。
单螺杆挤出机主要用于聚氯乙烯、聚乙烯等热塑性塑料的生产工艺中，其造价较双螺杆挤出机便宜，适合一些中小型企业，可以说是一种全面实用的机器。
采用双螺杆挤出机可以直接加入粉料，塑炼的效果好，生产能力高等优点在高分子材料的成型加工行业的运用越来越广泛。
注射机共混是将混合基体材料在注射系统中利用螺杆或者分流梭的作用进行加热熔融来实现物料的均匀混合，注射机共混在生产过程中效果好，整套生产规模完善，适合各种热塑性以及热固性塑料产品的生产制作。
1.3高密度聚乙烯概述
1.3.1高密度聚乙烯（HDPE）简介
高密度聚乙烯（HDPE）是一种性能优越、应用广泛的热塑性材料，是五大通用塑料之一。早在1953年高密度聚乙烯是科学家Ziegler利用TIC14和A1Et3，在低压的情况下反应生成的[]。随着时间的推移，科学家和商人渐渐发现高密度聚乙烯各种优点，尤其是成本较低、较其他的材料易加工以及原材料的来源广泛等优点，为其今后的发展起到了关键性的作用。于20世纪70年代HDPE开始进入市场[]，二十一世纪的现在高密度聚乙烯的发展又到了一个新的层面上，广泛活跃在我们日常生活中，是年生产量最大的塑料之一，被广泛应用于食品、汽车、化工等领域。
随着高密度聚乙烯在欧美的大热，很多国内生产商也了解到高密度聚乙烯的各种优越性能，也纷纷加入到其中，其中较大的生产商有中石油、中石化、中海油三大企业，其中中石油的技术尤为成熟，极大的推动了高密度聚乙烯在中国高速发展。截至2006年年底[]，中石油的高密度聚乙烯制造装置已经有4套投入生产，合计生产产量约为63万吨／年，占全国HDPE总生产量的43％[]。
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