有機(jī)膨潤土制備及協(xié)效阻燃性能研究.pdf

1、隨著時(shí)代和科技的進(jìn)步，在阻燃科學(xué)方面對于阻燃材料的環(huán)保問題、效率問題的重視程度日趨升高。聚丙烯(PP)作為一種十分重要的通用樹脂，因其在各個(gè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用，對其阻燃的要求也越來越高。膨脹阻燃體系近年來成為阻燃領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，其具有的優(yōu)點(diǎn)也十分突出，比如高效和環(huán)保。在膨脹阻燃體系中復(fù)配一些層狀納米硅酸鹽、金屬氧化物等可以提高復(fù)合材料的阻燃性能，展現(xiàn)出了優(yōu)異的協(xié)同作用。因此，膨脹阻燃結(jié)合協(xié)同阻燃的研究對于高聚物的阻燃具有十分重要的意義。

2、r>　　本文的原料來自遼寧的膨潤土礦，經(jīng)過一系列的精細(xì)加工制備出性能優(yōu)良的有機(jī)膨潤土(OMMT)，并確定其各項(xiàng)工藝的最佳工藝參數(shù)。系統(tǒng)研究了改性劑的種類和用量對于膨潤土改性的影響及其機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)型改性劑己內(nèi)酰胺通過形成酰胺離子在層間排列，使層間距增大。而非反應(yīng)型的改性劑則是依靠有機(jī)長鏈在層間排列來增大層間距，且不同的排列方式對于層間距的增大程度不同；復(fù)合改性由于不同改性劑進(jìn)入層間時(shí)存在競爭關(guān)系，使得層間距增大的程度不如單一改性劑。

3、
　　選用OMMT和與PP復(fù)合，形成分散均勻的PP/OMMT復(fù)合材料，并通過對復(fù)合材料燃燒行為的研究明確OMMT的阻燃作用。說明OMMT對PP確實(shí)存在阻燃作用，但其阻燃效果達(dá)不到阻燃材料的要求。
　　選用層狀硅酸鹽OMMT為協(xié)效劑，與膨脹阻燃劑聚磷酸銨(APP)/雙季戊四醇(DPER)復(fù)配，制備了膨脹阻燃PP，研究了OMMT對復(fù)合材料阻燃性能的影響，并通過對復(fù)合材料熱降解行為的研究探究其作用機(jī)理。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，OMMT與膨脹阻燃

4、劑的協(xié)同作用可進(jìn)一步提高PP的氧指數(shù)，使得復(fù)合材料熱釋放速率降低，殘?zhí)苛可?，且OMMT通過影響APP的熱降解來實(shí)現(xiàn)這一協(xié)同作用。
　　以APP為酸源、DPER為碳源，有機(jī)膨潤土、金屬氧化物為協(xié)效劑，與PP熔融共混形成膨脹阻燃復(fù)配體系。基于層狀納米硅酸鹽及金屬氧化物阻燃協(xié)效作用，采用負(fù)載金屬氧化物的方法，制備了含有ZnO、Fe2O3、CuO的改性膨潤土(OMMT(ZnO)、OMMT(Fe2O3)、OMMT(CuO))。首先將PP與

5、OMMT(Fe2O3)復(fù)合，制得的PP/OMMT(Fe2O3)較PP氧指數(shù)有所提高、峰值熱釋放速率下降，與PP/OMMT復(fù)合材料作對比發(fā)現(xiàn)OMMT(Fe2O3)對PP確實(shí)存在阻燃作用，且OMMT(Fe2O3)阻燃效果高于OMMT，但二者阻燃效果均達(dá)不到阻燃材料的要求。再將三種負(fù)載了金屬氧化物的有機(jī)膨潤土分別與APP/DPER復(fù)配膨脹阻燃PP，考察了改性膨潤土的催化協(xié)效作用。通過熱失重分析(TG)、X射線光電子能譜分析(XPS)、X射線衍

6、射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)等手段，研究了PP阻燃體系的阻燃性能及機(jī)理，還有燃燒后殘?zhí)康奈⒂^形貌。研究表明， OMMT(ZnO)、OMMT(Fe2O3)、OMMT(CuO)表現(xiàn)出優(yōu)于OMMT的協(xié)同阻燃作用，復(fù)合材料的阻燃性能較優(yōu)異，且金屬氧化物通過改變APP熱解過程發(fā)揮協(xié)同阻燃作用。
　　以上結(jié)果，為新型阻燃劑的制備奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，制備出了新型高效的阻燃協(xié)效劑，探討了協(xié)效膨脹阻燃作用機(jī)理的研究，為膨脹阻燃PP的制備提