一种层状双氢氧化物的制备及其与聚乙烯醇复合薄膜的阻燃性能研究

摘要

据统计，近年来中国每年意外发生的火灾平均造成2000多人员伤亡和将近三十亿人民币的经济损失。为了减少火灾带来的损失，政府出台了许多政策，其中很重要的一个方面就是要求对易燃产品进行阻燃处理，以及制定了严格的防火等级测试。在诸多易燃物中，塑料泡沫的角色显得尤为重要。它们大多拥有质轻、吸震的特点，有良好的耐水性和绝热性，并且加工便利、价格低廉，因此在包装、防水、保温、隔热、减震等工业领域广泛使用。然而，过去在市场中被大量使用的卤素阻燃剂被证实有严重的环境污染和健康危害。因此急需开发新型的环保阻燃剂来填补这个空白。　　本论文通过研究开发适用于常见塑料泡沫的无卤阻燃薄膜来提高塑料泡沫的阻燃性，一方面希望能获得一个符合现行标准的无卤阻燃体系，另一方面探讨阻燃剂形貌对燃烧性能的影响，希望对阻燃机理的丰富有所帮助。具体地，首先用四种不同的制备方法合成了一种层状双氢氧化物(LDH)阻燃剂[Mg4Al2(OH)12]CO3·3H2O，并比较了它们的结晶情况和微观形貌。SEM照片显示微乳液法和共沉淀法制备的LDH样品团聚严重；利用水热法制备出宽约2.1μm、厚约200nm的六方片状的LDH，溶剂热法则制备出蜂窝状的LDH簇，其上的LDH片宽约200nm，厚约20nm。进一步的XRD分析表明，在水热法和溶剂热法制备条件下，不同的陈化阶段LDH晶体表现出不同的择优取向。用旋涂法制备了这两种形貌的LDH 与聚乙烯醇(PVA)的复合薄膜，研究了这些薄膜及被它们覆盖的聚苯乙烯泡沫的燃烧性能，并观察了它们在燃烧前后的形貌变化。发现溶剂热法合成的LDH在添加量为10ωt（质量分数）%时，LDH/PVA薄膜有很好的阻燃性能。相比于纯PVA薄膜，其峰值热释放速率降低了86.8%，总热释放量降低了69.6%，峰值温度提高到了469℃，并且在水平燃烧试验中达到自熄。通过对比两种不同形貌的LDH，发现片状LDH有促进PVA分解的作用，因此使得PVA的热释放峰向低温方向移动，而蜂窝状LDH则可以显著地提高聚乙烯醇的分解温度。这表明LDH体系的阻燃薄膜有较大的应用潜力。

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