论文总字数：25045字

摘 要

可瓷化高分子复合材料是一种新型防火材料，是在含硅的高分子基体中加入粘土类矿物粉末填料、结构控制剂以及其它助剂制备而成的。这种复合材料在室温下具有普通电线/电缆绝缘层材料的性质，遇高温燃烧时形成坚硬的陶瓷保护层，可以起到隔绝火焰和防火的作用。

本文首先综述了近年来电缆耐火技术的研究进展及其实际应用情况，针对聚合物自身阻燃性能差、滴落严重的难题，将阻燃与瓷化结合，制备了具有一定阻燃抗滴落性能和良好瓷化性能的可瓷化复合材料。通过以EVA为基体，在其中加入玻璃粉以及有机蒙脱土等添加剂来研究可瓷化复合材料的成瓷性能，力学性能、阻燃抗滴落性能、烧结性能、及瓷化机理等，其中用到XRD，氧指数的测定，垂直燃烧实验和热重分析等现代化研究手段。

关键字： 可瓷化 防火材料 EVA 玻璃粉 力学性能

preparation and properties of ceramifying polyolefin compsites

Abstract

A new fireproof composite of ceramifiable polymer has been produced at home and abroad by incorporating clay mineral filler, structure-controlled agent and other additives into silicone polymer matrix (such as silicone rubber).The behaviors of ceramifiable polymer are similar as normal cable materials or rubbers at room temperature, but it can form a rigid ceramic protective layer when firing at high temperature. The protective layer plays an important role in cutting off the flame and securing electrical conduction．

This paper first reviews the recent research progress and the practical application of fire-resistant cable technology, poor flame retardant polymer itself against dripping serious problem, the flame retardant combination with porcelain prepared with a certain flame-retardant anti-dripping performance and good performance can be porcelain porcelain composites. By EVA as matrix, to which glass powder and organic additives such as montmorillonite to study the performance of a ceramic composite materials, mechanical properties, flame retardant anti-dripping properties, sintering behavior, and porcelain mechanism can be porcelain, etc., which use of modern research tools XRD, measuring the oxygen index, vertical burning test and thermal gravimetric analysis.

Key words: Vitrifiable;Fireproof materials; EVA ; Glass dust; Mechanical Properties

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 可瓷化复合材料 1

1.2.1 基体材料 2

1.2.2 无机填料 2

1.2.3 阻燃剂 3

1.2.4 制备工艺 4

1.2.5 陶瓷化复合防火材料的防火机理 5

1.3 可瓷化复合材料的研究历程 6

1.3.1 云母带耐火电缆 6

1.3.2 矿物绝缘耐火电缆 6

1.3.3 可瓷化耐火电缆 8

1.4 本课题的研究意义 9

第二章 实验部分 10

2.1 实验原料与仪器设备 10

2.2 样品制备 11

2.3 工艺流程 12

2.4 性能测试 12

2.4.1 力学性能测试 12

2.4.2 热稳性能测试 13

2.4.3 瓷化性能测试 13

第三章 结果与讨论 15

3.1 力学性能研究 15

3.2 燃烧性能研究 17

3.2.1通过改变基体材料与OMMT的配比来研究其燃烧性能 17

3.2.2 抗滴落的研究 19

3.2.3 评价其致密性 20

3.3 成瓷性能的研究 21

3.3.1 玻璃粉对复合材料成瓷的影响 21

3.3.2 XRD分析 22

第四章 结论与展望 23

4.1 结论 23

4.2 展望 24

参考文献 25

致 谢 29

第一章 绪论

1.1 引言

火在人类社会进步过程中发挥了极其重要的作用，然而将之善用则为福，用之不善则为祸，火灾也成为人类社会的一大祸患。火灾是一种违反人们意志，在时间和空间上失去控制的一种燃烧现象^[1]。火灾形成的条件包括可燃物、热和氧，相应的火灾起因包括：生活用火不慎，违反生产安全制度，电气设备设计、安装、使用及维护不当，包括短路、过负荷和接触不良等；自然现象包括自燃、静电、雷击和地震等；材料选用不当等^[2-5]。火灾重在预防，但因起因多而复杂，难以完全避免，特别是有机聚合物材料的在各领域的广泛使用，使得火灾发生频率和危害程度大大增加^[6]。因此，一旦火灾发生，如何实现人员的快速疏散、火灾范围的尽量减小、灾情的及时控制等从而实现最少的人员伤亡和财产损失就显得极其重要。为此，人们在材料阻燃与耐火、建筑结构设计、安全管理制度等方面开展了大量的科研工作。耐火电缆即是人们为减少人员伤亡和财产损失而开发的产品之一。

1.2 可瓷化复合材料

从上个世纪末到这个世纪初，国内外大多采用的是传统的防火电线/电缆，即氧化镁防火绝缘电缆和云母带缠绕的耐火电缆。但传统的防火电线/电缆由于其自身诸多的局限性，很难满足日益增长的实际需求。因此，陶瓷化高分子复合防火材料应运而生。它是一种以聚合物为连续相，各种无机组份为分散相的复合材料，其可瓷化机理见图1。最初的复合材料是以有机硅为基体，但考虑到有机硅的高成本以及与无机填料的相容性不好等问题。目前，国内外的科研人员已将研究重点转移到以有机高分子为基体的复合材料上。

在国外，对这方面研究最为深入的是澳大利亚的Ceram Polymerik 公司，它申请了大量以EPDM、PE、PVC和PU为基体材料的专利，并且已成功将研究成果商业化。而在国内，只有桂林工学院的韩君探索了以PVC为基体的陶瓷化过程以及本课题组的邵海彬研究了可瓷化聚乙烯的瓷化性能。

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