GO改性MCA/高流动性PA6阻燃复合材料的制备、结构及性能

摘要

作者成功制备了改性氧化石墨烯(OGO)、GO改性MCA、OGO/高流动性PA6纳米复合材料、MCA/高流动性PA6/PER阻燃复合材料和改性MCA/高流动性PA6/PER阻燃复合材料，并对它们的结构和性能进行研究。具体如下：　　用改进的Hummers法制备氧化石墨（GO），通过超声剥离得到氧化石墨烯，用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对其改性得到改性GO（OGO），将其与高流动性 PA6熔融共混，得到OGO/高流动性PA6纳米复合材料。通过万能拉伸试验仪、TG、DSC、SEM、以及毛细管流变仪对其结构与性能进行了表征，结果表明：OGO含量为0.6 wt％时复合材料力学性能最佳，纳米复合材料的的拉伸强度提高17.8%，断裂伸长率提高4.7%，弯曲模量提高40.83%，弯曲强度增加；OGO的加入使复合材料的结晶度降低；复合材料的热初始分解温度较纯高流动性PA6有一定程度的提高；OGO的加入具有促进高流动性PA6燃烧时成炭；纳米复合材料在稳态下表现为假塑性流体，在添加量为0.6wt%时粘度最小。　　分别采用传统方法和改性的方法制备了MCA和改性MCA。通过 FT-IR、TG、XRD、SEM对两种方法合成的MCA进行了表征。结果表明：未改性MCA和改性MCA的红外和XRD的特征峰位置基本一致，而MCA改性前后的FT-IR峰强度有变化，说明未改性的MCA和改性MCA分子结构存在差异，改性剂GO溶胶与MCA之间可能是分子层次上的结合；改性剂GO的加入能有效的提高MCA的热稳定性，降低MCA的初始分解温度，并且GO也能在复合阻燃体系中起到成炭作用，能有效地抑制MCA晶体的长大，控制晶体粒子的大小；有助于MCA粒子在高流动性PA6中更加均匀分散，提高阻燃剂MCA的阻燃性能和高流动性PA6力学性能。　　将不同含量的MCA、GO改性 MCA和PER（季戊四醇）分别与高流动性PA6熔融共混制备了两种MCA无卤阻燃复合材料。通过万能拉伸试验仪、SEM、XRD、TG、DSC、垂直燃烧和氧指数仪对两种阻燃复合材料的结构与性能进行了表征。结果表明：改性后的MCA粒子粒径小，分散性好；当改性MCA含量为14 wt%时，复合材料的阻燃性能达到UL94V-0级，极限氧指数（LOI）值为32。复合材料的拉伸强度，弯曲强度和弯曲模量比未改性MCA复合材料有很大的提高，没有出现“烛芯效应”。阻燃复合材料的燃烧现象、燃烧炭层研究表明：改性MCA与PER协同阻燃体系在阻燃高流动性PA6复合材料过程中成炭性好，炭层致密，同时有效地减少了熔滴的形成。

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第一章 绪论

1.1 引言：

1.2 聚合物燃烧与阻燃机理

1.3 MCA阻燃剂及其在尼龙中的应用

1.4 国内外阻燃尼龙的研究现状

1.5 氧化石墨(烯)及其在阻燃聚合物中的应用

1.6 本文研究的目的，意义以及研究内容

第二章 高流动性PA6/OGO复合材料的制备及性能

2.1 引言：

2.2 实验操作部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 阻燃剂MCA的合成及其改性

3.1 引言：

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 MCA/高流动性PA6和改性MCA/高流动性PA6阻燃复合材料的制备及其性能

4.1 引言：

4.2 实验部分

4.3 复合材料的结构与性能表征

4.4 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果

致谢