无卤膨胀型阻燃剂的制备及其在ABS阻燃材料中的应用

摘要

本文制备了两种化合物：磷酸蜜铵盐(MPP)和盐酸蜜铵盐(MCP)。讨论了合成时反应时间、反应温度、反应溶剂、反应物配比对合成产物的影响。采用红外光谱对MPP及MCP的结构进行表征，结果表明：实验所合成的化合物是目标产物。
　　 采用合成的MPP和MCP作为插层剂对蒙脱土进行有机化改性，通过红外光谱及X—射线衍射分析进行表征，结果表明MPP中的NH3+置换了蒙脱土片层间的Na+而将蜜胺盐引入蒙脱土片层，改变了蒙脱土层内离子组成，制备了有机化磷酸蜜铵盐—蒙脱土(MPM)，而MCP并没有进入到蒙脱土片层间，因此MPP是更有效的插层剂，扩层效果好于MCP。
　　 通过膨胀度、剩碳率、氧指数及垂直燃烧测试，确定了以MPP为酸源、PER为碳源，且MPP与PER摩尔比为2.3∶1～2.7∶1的膨胀型阻燃剂组成。
　　 考察了MPP对ABS复合材料阻燃性能、力学性能、加工性能和表面性能的影响。研究结果表明：合成的磷酸蜜铵盐无卤阻燃剂与季戊四醇有较好的协同阻燃作用，可以替代APP作为膨胀型阻燃剂的酸源。当MPP与PER的摩尔比为2.5∶1时，ABS/MPP/PER复合材料阻燃级别达到FV-0级，拉伸强度为24.6MPa，熔融指数达到6.72g/10min，且无析出现象。
　　 将有机化蒙脱土MPM加入到ABS/MPP/PER复合材料中可进一步提高阻燃性能及拉伸性能。当MPM加入量为2份时，ABS/MPP/PER/MPM复合材料的垂直燃烧等级达到FV-0级，氧指数为31.5％，拉伸强度由24.6MPa提高到28.4MPa。表明MPM是一种具有阻燃性能的纳米无机填料。
　　 通过热降解行为分析、红外光谱分析及微观形貌分析，探讨了MPP阻燃作用机理。结果表明，MPP是可以替代APP使用的膨胀型阻燃剂，阻燃机理符合膨胀型阻燃机理，在气相和固相热分解区以“热阱”机理发挥作用。
　　 通过一系列测试及分析表明，实验所合成的MPP及MPM是较好的无卤阻燃剂和无卤阻燃纳米填料，MPP是可以代替聚磷酸胺作为酸源使用的无卤阻燃剂。MPM是能够有效的协同阻燃并且在力学性能和流动性能方面起到较大帮助的协同阻燃剂。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1.1塑料阻燃的必要性

1.2 ABS树脂及其应用

1.3阻燃剂简介

1.4阻燃技术的发展简史

1.5阻燃剂及阻燃作用机理

1.5.1阻燃剂的分类

1.5.2阻燃剂的基本要求

1.5.3阻燃作用机理

1.6阻燃剂的现状及发展趋势

1.7背景及选题的意义

1.8本课题研究的内容

第二章 实验部分

2.1实验原料及设备

2.2.1实验原料

2.1.2实验用主要仪器、设备

2.2实验内容

2.2.1磷酸蜜铵盐(MPP)的制备及其对蒙脱土的有机化改性

2.2.2盐酸蜜铵盐(MCP)的制备及其对蒙脱土的有机化改性

2.2.3 ABS/无卤膨胀阻燃剂复合材料的制备

2.3分析测试

第三章 结果与讨论

3.1 MPM与MCM的制备

3.1.1 MPP的制备

3.1.2 MCP的制备

3.2 MPP与MCP的表征

3.2.1 MPP的红外光谱表征

3.2.2 MCP的红外光谱表征

3.2.3 MPM和MCM的红外光谱表征

3.3无卤膨胀阻燃剂组成对阻燃性能的影响

3.3.1无卤膨胀阻燃剂组成对膨胀度和剩碳率的影响

3.3.2无卤膨胀型阻燃剂对阻燃性能的影响

3.4 ABS/MPP/PER复合材料的制备及其各项性能研究

3.5 MPM用量对ABS/MPP/PER复合材料性能的影响

3.5.1 MPM用量对ABS/MPP/PER/MPM复合材料阻燃性能的影响

3.5.2 MPM用量对ABS/MPP/PER/MPM复合材料力学性能的影响

3.6膨胀型阻燃剂反应机理的探讨

3.6.1 ABS/MPP/PER复合材料热降解行为分析

3.6.2 ABS/无卤膨胀型阻燃剂复合材料红外光谱分析

3.6.3膨胀型阻燃剂对ABS/无卤膨胀型阻燃剂复合材料成炭作用的影响

3.6.4 ABS/无卤膨胀型阻燃剂复合材料微观形貌分析

3.6.5 MPP阻燃剂成炭规律的理论探讨

第四章 结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献

致谢

论文发表及参加科研项目情况