含稀土元素水滑石的設計合成及聚丁二酸丁二醇酯膨脹阻燃體系的性能研究.pdf

1、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作為一種完全可生物降解的脂肪族聚酯，在諸多領域具有廣泛的應用前景。同絕大部分熱塑性塑料一樣，PBS屬于易燃材料，在燃燒時會出現(xiàn)嚴重地熔融滴落現(xiàn)象，容易引發(fā)火災的大面積蔓延，導致其應用領域受限。本論文主要探討了設計合成的層狀雙羥基金屬氧化物(LDHs)作為協(xié)效劑對PBS膨脹阻燃體系性能的影響。具體研究成果如下：
　　采用恒定pH值共沉淀法設計合成了MgAlZnFe-CO3 LDHs和含稀土元素LDHs(Mg

2、AlZnLa-CO3LDHs)，并研究其晶體結構、微觀形態(tài)以及熱性能。結果表明設計合成的LDHs晶體結構規(guī)整、熱穩(wěn)定性能較好，與PBS的加工存在一定的匹配性。
　　選取聚磷酸銨(APP)和三聚氰胺(MA)復配、三聚氰胺磷酸鹽(MPP)、三聚氰胺氰脲酸鹽(MCA)等五種膨脹阻燃劑(IFR)分別與 PBS熔融共混制備了PBS膨脹阻燃體系，最終確定以APP和MA復配的IFR與PBS加工匹配性較好，膨脹阻燃效果較明顯。
　　制備了以

3、MgAlZnFe-CO3LDHs作為協(xié)效劑的PBS膨脹阻燃體系，較全面地研究了體系的分散性、結晶性能、力學性能、熱穩(wěn)定性、阻燃性能以及流變性能。阻燃測試結果表明其LOI值最高達到35，垂直燃燒等級達到UL-94V-0級。同時MgAlZnFe-CO3LDHs的加入使PBS球晶得到了細化，改善了體系的拉伸強度和彎曲強度。
　　制備了以含稀土元素LDHs作為協(xié)效劑的PBS膨脹阻燃體系，重點研究了含稀土元素LDHs的催化成碳作用。結果表明

4、含稀土元素LDHs能夠催化膨脹碳層中更多石墨化結構的形成以及磷酸鹽類物質(zhì)的降解，從而在基材表面形成高致密度和強度的連續(xù)膨脹碳層，有效抑制基材的動態(tài)燃燒行為，更好地發(fā)揮協(xié)效阻燃與催化成碳作用。
　　為了對比其他層狀材料作為協(xié)效劑能否發(fā)揮催化成碳作用來提高協(xié)效阻燃的效果，引入了另外一種陰離子層狀材料——蒙脫土(MMT)。結果表明MMT并沒有和LHDs一樣催化膨脹碳層中更多石墨結構的形成，即沒有表現(xiàn)出催化成碳作用；在靜態(tài)和動態(tài)燃燒性能測