次磷酸铝基阻燃剂在PBT中的阻燃应用

摘要

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是性能优良的热塑性工程塑料，广泛应用于机械，电子工业等行业，然而这些行业对于阻燃性能的要求都比较高，PBT易于燃烧，并且滴落严重，同时产生大量的有毒气体和浓烟，限制了 PBT的应用。本文主要合成了次磷酸铝（AHP），锡酸锌（ZS），还原石墨烯（RGO），次磷酸铝/还原石墨烯（AHP/RGO）杂化材料；将AHP、ZS协效阻燃剂和AHP、RGO协效阻燃剂，AHP/RGO杂化材料阻燃剂，三个体系应用到PBT中，通过热重分析（TG-DTG）、热重-红外联用（TG-FTIR）、锥形量热（CCT）等分析手段对阻燃PBT进行了研究。
　　本研究分为四个部分：第一部分，将AHP和ZS协同使用添加到PBT中，并通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧测试（UL-94）和微型量热分析（MCC）等研究了体系的阻燃性能，研究结果表明：当ZS的含量为1.4wt％时，阻燃效果最好，LOI从纯PBT的21.8%上升到24.1%，UL-94等级从纯PBT的滴落严重提高到V-0级，说明AHP与ZS在合适的比例下能显著提高PBT的抗滴落性；从MCC测试结果显示：当ZS的含量为1.4wt%时，样品的热释放速率峰值（PHRR）从纯PBT的561.40W/g下降到538.57W/g，下降明显，这在实际火灾中是有益的。第二部分，将AHP和RGO协同使用添加到PBT中，通过LOI、UL-94、MCC、TG和 TG-IR研究了样品的阻燃性能和热稳定性能。测试结果表明：RGO的添加量为0.5wt%时，阻燃效果最佳，LOI从纯PBT的21.8%提高到24.5%，垂直燃烧能通过V-0级。MCC测试结果表明：PBT/AHP-RGO（0.5%）（样品中RGO的含量为0.5wt%）较PBT/AHP（20%）（样品中AHP的含量为20wt%）样品而言，样品的PHRR下降了16.52%。TG-IR测试结果说明：RGO的添加有效阻碍了内部小分子的逸出，RGO主要通过物理阻隔的作用在凝聚相发挥作用。第三部分，利用水热法合成了热稳定性高的AHP/RGO杂化材料，运用傅里叶红外（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等手段对产物进行表征，结果表明：通过水热法合成了目标产物。第四部分，将合成的AHP/RGO杂化材料添加到PBT中，通过LOI、UL-94、CCT等研究了PBT材料的阻燃性能，通过TG-DTG、TG-IR研究了其阻燃机理。研究结果表明：当AHP/RGO的添加量为20wt%时（简称为PBT/AHP/RGO（20%）），样品的LOI较 PBT/AHP（20%）略有下降，但是其 UL-94能达到 V-0级；CCT测试结果显示：PBT/AHP/RGO（20%）样品的PHRR较纯PBT下降了高达约78.7%。TG-IR结果表明：AHP/RGO促进了PBT形成了更加稳定、致密的的碳层，减小了总的气体的释放。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 有机次膦酸盐类阻燃剂

1.3 无机次磷酸盐类阻燃剂

1.4 碳基材料简介

1.5 选题意义及研究内容

第2章 次磷酸铝与锡酸锌协效阻燃PBT的研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章结论

第3章 次磷酸铝与还原石墨烯协效阻燃PBT的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章结论

第4章 次磷酸铝/还原石墨烯杂化材料的合成及表征

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果讨论

4.4 本章结论

第5章 次磷酸铝/还原石墨烯杂化材料阻燃PBT的研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 本章结论

第6章 结 论

参考文献

致谢

研究生期间发表及待发表的论文