膨胀型阻燃剂/无机纳米粒子阻燃协效作用研究

摘要

本论文制备了多聚磷酸铵/三聚氰胺/季戊四醇/纳米氢氧化镁(APP/MEL/PER/nano-MH)、季戊四醇二磷酸酯蜜胺盐/水滑石(PDM/nano-LDH)协效阻燃剂,并将其用于阻燃环氧树脂。通过氧指数(LOI)测试、红外分析(IR)、热分析(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)等手段对阻燃剂进行了表征,研究了膨胀型阻燃纳米复合物的协效阻燃机理。
　　 APP/MEL/PER膨胀阻燃体系与nano-MH之间存一定的协同阻燃效果,nano-MH的加入显著的增加了膨胀阻燃EP的残渣量,并且当IFR(APP/MEL/PER)与nano-MH的质量比为4:1时,EP的LOI值达到最大值(28％)；nano-MH的加入从TG—DSC曲线上显示延缓了膨胀阻燃EP的热降解过程,这是由于在热解过程中nano-MH会分解吸收大量的热,延缓了体系的升温过程,并且nano-MH改变了炭层结构,促进了热降解过程中的成炭过程,使炭层变的更致密、坚硬,这对提高材料的阻燃性很有意义。PDM与nano-LDH之间存在一定的协同作用,且协同效应的大小与两者之间的质量比有关系；少量nano-LDH与PDM复配后,可以显著的增加PDM的残炭率；但对PDM的膨胀体积改变不大；膨胀阻燃体系PDM/EP(21:75)中加入4％的nano-LDH提高了EP的LOI值,使EP的分解过程变的更加平缓；nano-LDH可以改变膨胀阻燃体系PDM/EP的炭渣结构；nano-LDH减缓了PDM的分解过程,使其可以更有效的起到阻燃作用；nano-LDH分解产生的气体充当PDM的一部气源,使熔融物形成的炭层更加致密;nano-LDH分解形成的金属氧化物促进了PDM产生的聚磷酸和磷酸的交联固化,使炭层的强度更大。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 环保型阻燃剂发展概况

1.3 膨胀型阻燃体系概述

1.3.1 膨胀型阻燃体系的构成

1.3.2 膨胀型阻燃剂的阻燃机理

1.3.3 膨胀型阻燃剂存在的不足及其相应的改进方法

1.3.4 纳米技术与微胶囊技术应用于膨胀阻燃体系

1.4 无机阻燃剂

1.4.1 无机阻燃剂的优点

1.4.2 无机阻燃剂的缺点

1.4.3 无机阻燃剂的超细化

1.5 纳米物质的制备方法

1.5.1 物理制备方法

1.5.2 化学制备方法

1.6 膨胀阻燃协效作用机理

1.7 膨胀阻燃协效性研究进展

1.7.1 金属盐与金属化合物阻燃协效剂

1.7.2 无机纳米阻燃协效剂

1.8 本课题研究的意义

第二章 膨胀型阻燃剂/纳米氢氧化镁协效阻燃环氧树脂的作用研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂

2.2.2 纳米氢氧化镁的制备

2.2.3 样品的制备

2.2.4 实验所用仪器设备

2.2.5 测试与表征方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 膨胀阻燃体系(APP/MEL/PER、MP/MEL/PER)最佳配比的探索

2.3.2 nano-MH洲添加量对APP/MEL/PER/nano-MH膨胀阻燃体系协效作用的影响

2.3.3 阻燃EP的热分析

2.3.4 炭渣的红外分析

2.3.5 炭渣的形态研究

2.4 结论

第三章 膨胀型阻燃剂(PDM)/nano-LDH膨胀型纳米复合阻燃剂的制备

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 主要试剂

3.2.2 实验所用仪器设备

3.2.3 PDM的合成

3.2.4 PDM/nano-LDH膨胀型纳米复合阻燃剂的制备

3.2.5 测试与表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 PDM、LDH、PDM/LDH红外光谱分析

3.3.2 超声对PDM/nano-LDH中LDH粒径尺寸的影响

3.3.3 溶剂对PDM/nano-LDH中LDH粒径尺寸的影响

3.3.4 反应温度对PDM/nano-LDH中LDH粒径尺寸的影响

3.3.5 反应时间对PDM/nano-LDH中LDH粒径尺寸的影响

3.4 本章小节

第四章 PDM/nano-LDH协效阻燃环氧树脂的性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 主要原料

4.2.2 实验所用仪器设备

4.2.3 nano-LDH/EP、nano-MH/EP阻燃样品的制备

4.2.4 PDM/nano-LDH/EP阻燃样品的制备

4.2.5 测试与表征

4.3 结果与讨论

4.3.1 nano-MH和nano-LDH对环氧树脂阻燃性的比较

4.3.2 PDM/nano-LDH/EP阻燃性能

4.3.3 膨胀型纳米复合阻燃剂阻燃EP的热分析(TG-DSC)

4.3.4 炭渣的红外分析

4.3.5 炭渣电镜(SEM)分析

4.4 结论

第五章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢

附录

作者简历