磷元素杂化聚合物/聚苯乙烯复合材料制备及阻燃性能研究

摘要

采用二氯磷酸苯酯（PDCP）与乙二醇（EG）、甲基丙烯酸-β-羟乙酯（HEMA）、甲醇通过逐步聚合反应分别合成磷元素杂化大单体（VOPP）及稳定型磷元素杂化聚合物（OPP），通过 FT-IR和凝胶渗透色谱（GPC）对VOPP、OPP进行表征和测试。VOPP与苯乙烯（St）通过共聚制备磷元素杂化大单体接枝聚苯乙烯共聚物（VOPP-co-St）；OPP、纳米氢氧化铝（Alu）与 PS共混制备 OPP/PS和 Alu–OPP/PS复合材料。利用 TGA、SEM、XPS、LOI测定仪和微型量热仪研究了复合材料的燃烧性能，通过Flynn-Wall-Ozawa（FWO）法计算复合材料的热降解活化能（Ea）。
　　研究结果表明：VOPP-co-St随VOPP含量的增大，T5%降低、Tmax升高、残炭率增大、LOI增大、PHRR降低、THR减小，燃烧无熔滴现象，当VOPP含量为10wt%时，T5%为183℃、Tmax为435℃、残炭率为6.25%、LOI为27%、PHRR为610.71W/g、THR为18.82kJ/g，Ea随着热降解转化率的增大而增大。OPP/PS随OPP含量的增加，T5%升高、Tmax降低、残炭率增大、LOI增大、PHRR降低、THR减小，当OPP含量达到10wt%时，OPP/PS的T5%为317℃、Tmax为418℃、残炭率为5.96%、LOI为24.5%、PHRR为585.00W/g、THR为14.41kJ/g，Ea随着热降解转化率的增大而增大。Alu-OPP/PS复合材料随Al(OH)3含量的增加，T5%升高、Tmax升高、残炭率增大、LOI增大、PHRR降低、THR减小，当Al(OH)3含量为5wt%时，Alu-OPP/PS的T5%为273℃、Tmax为414℃、残炭率为19.66%、LOI为27.5%、PHRR为411.52W/g、THR为12.87kJ/g，Ea随着热降解转化率的增大而增大，在同一热降解转化率下Alu-OPP/PS的Ea高于OPP/PS。
　　综合分析表明：采用二氯磷酸苯酯与乙二醇、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、甲醇通过逐步聚合反应分别合成了磷元素杂化端乙烯基活性聚合物（VOPP）和磷元素杂化聚合物（OPP）。以VOPP与苯乙烯为单体经自由基连锁共聚合成了磷元素杂化大单体接枝聚苯乙烯共聚物（VOPP-co-St），VOPP-co-St共聚物具有本征阻燃性能，以Al(OH)3、OPP与聚苯乙烯掺杂共混，制备了聚苯乙烯基OPP/PS、Alu-OPP/PS复合材料，Alu-OPP/PS具有协同增效阻燃机制。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 元素杂化阻燃聚苯乙烯

1.3 小结

1.4 课题内容及创新点

第 2 章 磷元素杂化端乙烯基活性聚合物的制备

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第 3 章 VOPP 大单体-苯乙烯接枝共聚及阻燃性能

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第 4 章 P 杂化聚合物/PS 复合材料制备及阻燃性能

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第 5 章 纳米 Al(OH)3-OPP/PS 复合材料协同阻燃

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录 A 硕士攻读期间研究成果