樹枝狀三聚磷腈改性有機蒙脫土的制備及在橡膠中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文以六氯環(huán)三磷腈為核，通過乙二胺和丙烯酸甲酯的邁克爾加成反應(yīng)，合成含有磷、氮的不同代數(shù)的樹枝形聚合物G1.0~G3.0。然后通過甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)對鈉基蒙脫土(Na-Mt)進行有機插層改性，合成有機蒙脫土(DMC-OMt)。最后利用有機蒙脫土對不同代數(shù)的樹枝形聚合物的端氨基進行改性，合成不同代數(shù)的樹枝形蒙脫土阻燃劑。測試表征性能，將阻燃效果較好的阻燃蒙脫土應(yīng)用到天然橡膠(NR)中，并研究阻燃劑對橡膠力學(xué)性能、熱穩(wěn)定

2、性、阻燃性能及溶脹性能的影響。本課題主要內(nèi)容有以下三個方面：
　　(1)樹枝形聚合物的制備。以六氯環(huán)三磷腈為核合成不同代數(shù)的端氨基樹枝形聚合物，G1.0~G3.0。并通過紅外光譜(FTIR)、核磁共振(1H-NMR)、紫外光譜(UV)和烏氏粘度(IV)對不同代數(shù)的樹枝形聚合物的結(jié)構(gòu)性能進行表征。結(jié)果表明，581cm-1為六氯環(huán)三磷腈上的P-Cl鍵吸收峰，在一代、二代、三代的樹枝形聚合物上此吸收峰消失，說明氯原子已被取代。G1.0、

3、G2.0和G3.0的峰位很一致，沒有出現(xiàn)不同的譜峰。說明從G1.0到G3.0的多步反應(yīng)過程中單體沒有出現(xiàn)膦腈環(huán)的斷裂或者其他副反應(yīng)的發(fā)生：也說明了經(jīng)過這么多步的反應(yīng)，氨基的酯交換仍然能夠順利完全進行。核磁、紫外光譜也證實了樹枝形聚合物結(jié)構(gòu)的完整性。
　　(2)樹枝形阻燃蒙脫土的制備。季銨鹽DMC對鈉基蒙脫土進行插層，得有機蒙脫土。然后有機蒙脫土對樹枝形聚合物進行端機改性，最終得到不同代數(shù)的樹枝形蒙脫土 G1.0-OMt~G3.0-

4、OMt。通過 FT-IR、X-射線衍射(XRD)分析G1.0-OMt~G3.0-OMt表面的基團及層間距變化，同時通過熱失重分析(TGA)、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜分析(EDS)對插層效果和插層后的結(jié)構(gòu)形態(tài)進行了表征。結(jié)果表明，層間距由1.42nm提高到1.77nm，熱失重表明，樹枝形蒙脫土的熱穩(wěn)定性得到提升，250℃之前殘余量高于鈉基蒙脫土，SEM圖片顯示出插層型結(jié)構(gòu)。
　　(3)樹枝形蒙脫土在NR中的應(yīng)用。將G3.0-O

5、Mt按照不同比例加入到NR中，制備出阻燃復(fù)合材料。測試了復(fù)合材料的硫化曲線、拉伸強度、斷裂伸長率、硬度、磨耗、熱穩(wěn)定性、阻燃性能及耐溶劑性能。結(jié)果表明，對于NR復(fù)合材料，拉伸強度隨著G3.0-OMt加入量的增加而不斷提高，15phr時最大，為18.8MPa，與空白NR相比提高了16.7％。熱失重結(jié)果顯示，殘余量隨著阻燃劑的加入量增加而提高，在20phr殘余量最大，為13.67%，此時復(fù)合材料的75mm等長燃燒時間在也最大，為230s，與