磷尾矿制备原位改性氢氧化镁及其填充阻燃聚丙烯研究

摘要

针对目前磷尾矿堆积严重、对周围环境潜在危害较大的问题，本课题以磷尾矿为原料，制备纳米氢氧化镁（MH）并通过原位聚合改性获得表面改性的纳米氢氧化镁，采用物理共混的方式制备多尺度的PP/MH复合材料，利用红外光谱分析（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、力学性能测试、热重分析（TGA）、示差扫描量热仪（DSC）和熔体流动速率等测试对所得产物及材料进行系统地研究，得到的结论如下：
　　（1）以磷尾矿为原料，采用硫酸酸解、氨水除杂后，利用水热-沉淀法获得氢氧化镁产品，通过测定MH产品含量、微观形貌的观察，结果表明，所得MH产品为球花状的颗粒，单个片层直径约为200nm、片层厚度约为20nm，符合行业标准。
　　（2）除杂后得到的精制的精制硫酸镁溶液在KH570和氨水的作用下，生成表面乙烯化的MH，然后加入苯乙烯（St）或甲基丙烯酸甲酯（MMA）或甲基丙烯酸丁酯（BA）为单体，原位乳液聚合得到了聚合物包覆的改性氢氧化镁（MMH）粒子。红外光谱、扫描电子显微镜的结果显示，原位乳液共聚生成的聚合物以接枝的方式包覆在MH粒子表面。
　　（3）利用密炼机将MMH粉末与聚丙烯（PP）进行物理熔融共混，制备了PP/MMH复合材料，考察了不同单体改性前后的MMH在不同的填充量下对PP/MMH复合材料的力学性能、冲击断面的微观形貌、熔融结晶行为及其加工性能的影响。力学性能结果表明，改性后的氢氧化镁在复合材料中的分散性较佳，PP/MMH复合材料的冲击断面上出现粒子-基体的脱粘-呈穴现象，材料出现韧性断裂的情况，比未改性氢氧化镁填充的复合材料有较高的冲击强度和拉伸强度。TGA和DSC的测试结果表明：添加MH或MMH颗粒后的PP复合材料的热稳定性增强，尤其是当PMMA-g-MH添加量为20%时，材料的初始分解温度提高了106.8℃；熔融温度下降不明显，结晶温度稍微上升，结晶速率加快且结晶度变大。熔体流动速率的变化表明，MMH的填充量很小时，PP复合材料的加工性能比纯PP优良；随着填充量的不断地增加，加工性能变差；MMH粒子与基体的界面相互作用增强，提升了材料的加工性能。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 磷尾矿的研究现状

1.2 氢氧化镁的合成及其表面改性的研究

1.3 聚丙烯的阻燃

1.4 论文研究目的、意义及主要内容

第二章 磷尾矿制备氢氧化镁的研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 原位聚合改性氢氧化镁性能的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 改性氢氧化镁填充阻燃聚丙烯性能影响

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文

致谢