无机阻燃改性复合材料及非球形复合粒子的制备

摘要

高分子材料广泛应用于工业、农业、国防及日常生活的各个领域，但高分子材料也具有一些内在缺陷，如强度低、耐热性差、易燃烧等，将无机材料(无机粒子)与高分子材料复合可制得高性能的无机-有机复合材料。本论文首先研究了改性聚磷酸铵对不饱和聚酯复合材料各种性能的影响，另外在悬浮聚合中以蒙脱土为改性剂制备了非球形聚苯乙烯粒子。
　　以正硅酸乙酯、氨水、乙醇等为原料，采用溶胶-凝胶法在无机聚磷酸铵(APP)粒子表面形成二氧化硅层，然后利用偶联剂KH570在二氧化硅包覆层上进行接枝改性，得到了无机-有机复合改性聚磷酸铵(MAPP)。利用FTIR、SEM对MAPP的化学结构和表面形貌进行了分析，利用溶解度测试、水接触角测试及TG分析了APP和MAPP的基本性能。结果表明，对比未改性APP，MAPP在水中的溶解度明显减小，疏水性和热稳定性得到提高。分别利用改性前后的聚磷酸铵与不饱和聚酯树脂(UPR)进行复合固化制备了聚磷酸铵/UPR复合材料。采用SEM、万能试验机、TG等测试了复合材料的各种性能，结果表明，与未改性APP相比，MAPP与UPR的结合明显增强，复合材料的拉伸强度、抗冲击强度都得到提高，热稳定性和阻燃性能也得到增强，当MAPP用量为30％时，MAPP/UPR复合材料的LOI值可达28.5%。
　　本文还利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为原料，通过离子交换法制备了片层状的有机蒙脱土，并将其应用于苯乙烯的悬浮聚合中，制得了非球形聚苯乙烯/蒙脱土复合粒子。考察了蒙脱土含量、油水比、分散剂用量等对非球形粒子形态的影响，通过控制工艺参数，分别制得了椭球形、梭形乃至盘形的非球形粒子。对非球形粒子的形成机理进行了分析，并采用同样的方法制备了非球形聚甲基丙烯酸甲酯/蒙脱土复合粒子。

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第一章 绪论

第二章 文献综述

2. 1 阻燃性不饱和聚酯的研究现状

2. 1. 1 添加型阻燃剂

2. 1. 2 反应型阻燃剂

2. 2 聚磷酸铵的改性研究进展

2. 2. 1 聚磷酸铵的简介

2. 2. 2 聚磷酸铵的改性研究现状

2. 3 非球形聚合物粒子的制备进展

2. 3. 1 种子乳液聚合法

2. 3. 2 悬浮聚合法

2. 3. 3 水包油乳液溶剂蒸发法

2. 3. 4 模板法

2. 3. 5 机械拉伸法

2. 3. 6 微流体通道法

第三章 无机阻燃改性复合材料的研究

3. 1 引言

3. 2 实验部分

3. 2. 1 实验原料

3. 2. 2 仪器设备

3. 2. 3 无机-有机复合改性聚磷酸铵的制备

3. 2. 4 聚磷酸铵/不饱和聚酯复合材料的制备

3. 2. 5 表征和测试

3. 3 结果与讨论

3.3.1 APP和MAPP的化学结构

3.3.2 APP和MAPP的表面形貌

3.3.3 APP和MAPP的溶解度及水接触角

3.3.4 APP和MAPP的热稳定性

3. 3. 5 聚磷酸铵与不饱和聚酯的相容性

3.3.6 UPR复合材料的力学性能

3.3.7 UPR复合材料的阻燃性能

3.3.8 UPR复合材料的耐水性

3.3.9 UPR复合材料的热稳定性

3. 4 小结

第四章 非球形有机/无机复合粒子的研究

4. 1 引言

4. 2 实验部分

4. 2. 1 实验原料

4. 2. 2 实验仪器

4. 2. 3 有机蒙脱土的制备

4. 2. 4 悬浮聚合非球形复合粒子的制备

4. 2. 5 表征和测试

4. 3 结果与讨论

4. 3. 1 蒙脱土的分散性测试

4. 3. 2 蒙脱土的粒径分布

4. 3. 3 蒙脱土的微观结构

4. 3. 4 聚苯乙烯/蒙脱土非球形粒子的制备

4. 3. 5 聚苯乙烯球形及非球形粒子的形成机理

4. 3. 6 蒙脱土含量对粒子形态的影响

4. 3. 7 油水比对粒子形态的影响

4. 3. 8 分散剂含量对粒子形态的影响

4.3.9 PMMA/蒙脱土非球形粒子的制备

4. 4 小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢