石墨烯和氮化硼纳米片的制备、改性及其阻燃性能研究

摘要

纺织品和硅橡胶在现代建筑和生活中被广泛使用，可一旦这些材料发生燃烧将很难控制且危害较大，同时阻燃剂在建筑物防火中的应用意义巨大，本文针对当下阻燃剂的缺点与不足选择石墨烯与氮化硼作为阻燃材料，通过SEM、XRD等表征实验验证了材料的成功制备与改性；同时本文提出将改性氧化石墨烯与氮化硼纳米片应用于纺织品和硅橡胶中，利用极限氧指数、热重、燃烧热、锥形量热仪等实验分析探讨其阻燃效果，其测试结果如下： 通过扫描电镜和透射电镜观察了所制得的样品的微观形貌和晶体结构；X-射线光电子能谱和拉曼光谱实验分析，测试了氮化硼纳米片的结晶度和衍射峰,并发现P、N元素成功掺杂到石墨烯中；通过X-射线粉末衍射实验确定样品基本结构，并计算出了样品的层间距，发现改性物的层间距由于元素的掺杂而变大；由红外光谱、紫外可见吸收光谱实验确定了样品的特征官能团，发现了氮化硼纳米片的成功剥片和元素的成功掺杂。 将改性氧化石墨烯与氮化硼纳米片涂覆于织物，利用极限氧指数、燃烧热、热重、锥形量热仪、碳骨架分析等实验，得出氧化石墨烯单独作用于织物无明显的阻燃效果，磷改性的氧化石墨烯的阻燃效果最好，同时对棉布有一定的抑烟作用，氮改性氧化石墨烯在阻燃方面不是太理想，但是对抑烟有强烈的作用；氮化硼纳米片和HCCP改性的氮化硼纳米片对棉织物具有良好的阻燃效果，氮化硼单独作用于薄材料的阻燃效果不是很理想，但HCCP改性的氮化硼纳米片处理后的材料阻燃效果比较好。样品与织物的贴合度都比较良好，且改性后的样品对织物纤维有一定的保护作用。 将改性氧化石墨烯与氮化硼纳米片通过炼胶机添加到硅橡胶中，利用极限氧指数和热重实验分析表明，氧化石墨烯对硅橡胶阻燃没有帮助，但磷改性氧化石墨处理的样品阻燃效果较好；HCCP改性氮化硼纳米片的阻燃效果最佳，其次为氮化硼纳米片及氮化硼原料。

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致谢

变量注释表

1 绪论

1.1研究背景

1.2.2 织物阻燃

1.2.2 硅橡胶阻燃

1.2.3 石墨烯与阻燃

1.2.3 氮化硼与阻燃

1.3存在问题与研究趋势

1.4本论文的研究内容及路线

2 氧化石墨烯与氮化硼纳米片的制备与改性

2.1.1 实验试剂

2.1.2 实验方法

2.1.3 表征方法

2.1.4 样品简称介绍

2.2改性氧化石墨烯的结构分析

2.2.1 形貌表征（SEM）

2.2.2 X-射线粉末衍射分析（XRD）

2.2.3 X-射线光电子能谱分析（XPS）

2.2.4 红外光谱分析（FT-IR）

2.2.5 紫外可见吸收光谱分析（UV-vis）

2.2.6 拉曼光谱分析

2.3改性氮化硼纳米片的结构分析

2.3.1 SEM表征分析

2.3.2 TEM表征分析

2.3.3 XRD表征分析

2.3.4 XPS表征分析

2.3.5 FT-IR表征分析

2.4 本章小结

3 改性石墨烯与氮化硼纳米片应用于纺织品的阻燃性能研究

3.1 实验方法

（2）燃烧热测定

（3）垂直燃烧测定

（4）水平燃烧测定

（5）锥形量热测定

（6）热重测定

3.2改性氧化石墨烯对织物的阻燃性能分析

3.2.1 样品制备

3.2.2 阻燃测试结果与讨论

3.3 改性氮化硼纳米片对织物的阻燃性能分析

3.3.1 样品制备

3.3.2 阻燃测试结果与讨论

3.4 本章小结

4 改性石墨烯与氮化硼纳米片应用于硅橡胶的阻燃性能研究

4.1 实验方法

4.2 改性氧化石墨烯对硅橡胶的阻燃性能分析

4.2.1 样品制备

4.2.2 阻燃测试结果与讨论

4.3 改性氮化硼纳米片对硅橡胶的阻燃性能分析

4.3.1 样品制备

4.3.2 阻燃测试结果与讨论

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 主要创新点

5.3 展望

参考文献

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