ABS無鹵阻燃復合材料因強度和模量的不足而導致其使用范圍受限,本實驗選用紅麻纖維(KF)對其進行增強改性。系統考察了KF用量和長度,對ABS復合材料的影響。結果表明,當KF的用量為30份、長度為10mm時,復合材料的性能較優。但纖維中含有大量的吸水基團,使纖維在樹脂中仍不能起到良好的增強作用。因此,本實驗又分別考察了堿處理、偶聯劑處理、接枝改性處理以及ABS-g-AA相容劑對復合材料力學性能和微觀結構的影響,結果發現接枝改性處理后的KF增強效果最為顯著。 KF接枝改性處理是采用過硫酸鉀為引發劑,引發甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)與KF接枝共聚,通過紅外光譜對反應物KF-g-GMA進行了表征,并系統考察了反應條件對接枝率的影響。結果表明：在引發劑與GMA配比為0.15：1,GMA與KF配比為2：1,反應溫度90℃,反應時間3h的條件下,接枝反應能夠順利進行且有較高的接枝率。掃描電鏡結果顯示接枝處理有益于纖維與樹脂的界面結合,所得ABS/KF-g-GMA復合材料的力學性能和吸水性能得到明顯改善。 此外,為了提高ABS復合材料的阻燃性能,本實驗還對KF進行了阻燃處理。首先,選擇氮磷膨脹型阻燃劑聚磷酸銨(APP)和APP/季戊四醇(PER),采用物理浸漬原理對紅麻進行無鹵阻燃處理,以提高紅麻的耐熱性和阻燃性。考察了膨脹阻燃體系以及紅麻堿處理對浸漬阻燃效果的影響。通過紅外光譜、掃描電鏡、氧指數、垂直燃燒等測試,對比分析了浸漬處理前后紅麻的耐熱性能和阻燃性能的變化,并對膨脹阻燃機理進行了研究。結果表明：紅麻經過堿處理再浸漬處理,具有較好的熱穩定性能和阻燃性能,其氧指數可達32.8,阻燃等級為V-0級。另外,本實驗還合成了一種無鹵阻燃單體,通過KF酯化反應將含有阻燃元素P、N的單體引入紅麻分子結構中,從而提高KF的耐熱性能和阻燃性能。對比兩種阻燃處理方法可發現,物理浸漬不能改變KF的分子結構,而酯化反應能夠削弱紅麻的吸水性,且能夠提高與樹脂的相容性,所得復合材料性能較好。 最后,采用兩種方法合成的熱致液晶高分子(TLCP)分別與KF復配增強ABS,結果表明采用熔融法合成的TLCP-2增強作用明顯,這是由于在TLCP-2分子設計時,引入了柔性鏈,能夠降低其熔點,更適合與ABS樹脂的加工成型。
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