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铝—镁系防火涂层阻燃木塑复合材料的研究

作　者: 曹微虹
导　师: 李大纲
学　校: 南京林业大学
专　业: 材料学
关键词: 木塑复合材料 铝-镁系阻燃剂 防火涂层 阻燃体系 阻燃机理
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


木塑复合材料作为一种新兴材料已被广泛使用,但它本身属于易燃材料,目前木塑复合材料的阻燃还没有得到足够的重视,不经阻燃处理可能存在一定的火灾隐患,因此赋予木塑复合材料良好的阻燃性能是其发展的需要。目前,开发无卤阻燃剂已成为当今研究的热点,无卤阻燃剂主要以金属氢氧化物和磷系化合物为主,这两种化合物被称为无公害阻燃剂。但它们极性一般都很强,与聚合物的亲和力欠佳,与聚合物的界面易产生空隙,直接填充可能会降低木塑复合材料的物理力学性能。因此本文采用表面涂覆法对木塑复合材料进行阻燃。本论文主要研究了铝-镁系阻燃剂及其阻燃增效剂对防火涂层理化性能和阻燃性能的影响,研制出适用于木塑复合材料的无卤防火涂层。同时初步探讨了铝-镁系阻燃剂以及复合阻燃体系的阻燃机理。本论文的主要研究结果如下：(1)单独填充Al(OH)3和Mg(OH)2应适量,过量填充易降低防火涂层的理化性能,使灼烧后的炭层破裂,造成防火涂层的阻燃性能降低,因此它们不适合单独作为阻燃剂填充,其中Al(OH)3的防火涂层性能优于Mg(OH)2, Al(OH)3/Mg(OH)2的最佳配比为2：1。(2)证明了微胶囊红磷、可膨胀石墨、硼酸锌与铝-镁系阻燃剂存在阻燃增效作用。通过比较不同的填充量对防火涂层理化性能和阻燃性能的影响来确定三种增效剂的最佳添加量。其中微胶囊红磷的最佳用量为10份,可膨胀石墨的最佳用量为15份,硼酸锌的适宜添加量在5-10份之间。(3)通过正交试验的分析可知,在本防火体系中各因素对阻燃时间的影响大小顺序为：EG>ATH/MH>MRP>ZB。当防火涂层配方中阻燃体系四种组分的比例为120：10：20：8时,阻燃效果最佳。(4)阻燃体系的炭层的形成过程主要分为平稳阶段、炭化阶段和失炭阶段。

全文目录


致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 木塑复合材料的概述  10-11
    1.2.1 木塑复合材料的特点及应用  10
    1.2.2 木塑复合材料的国内外发展概况  10-11
  1.3 木塑复合材料阻燃研究的发展状况  11-14
    1.3.1 木塑复合材料阻燃的必要性  11
    1.3.2 国内外木塑复合材料的阻燃研究  11-14
  1.4 无卤阻燃的研究进展  14-17
    1.4.1 阻燃剂的分类  15
    1.4.2 阻燃剂阻燃的基本原理  15
    1.4.3 阻燃剂的加入方式  15-16
    1.4.4 无卤阻燃的发展方向  16-17
  1.5 本课题研究的内容  17
  1.6 本课题研究的目的和意义  17
  1.7 本课题研究的特色和创新  17-18
2 实验部分  18-25
  2.1 实验原料与仪器设备  18-19
    2.1.1 实验原料  18
    2.1.2 实验仪器设备  18-19
  2.2 防火涂层的制备  19-21
    2.2.1 氢氧化铝和氢氧化镁的表面处理  19-20
    2.2.2 防火涂层的制备与涂覆工艺  20-21
  2.3 防火涂层阻燃木塑复合材料的性能表征方法  21-25
    2.3.1 耐火性能的评价方法  22
    2.3.2 耐水性能测试  22
    2.3.3 形态分析  22-23
    2.3.4 外分析  23
    2.3.5 TG分析  23
    2.3.6 DSC分析  23
    2.3.7 其它理化性能测试  23-25
3 防火涂层配方设计  25-36
  3.1 引言  25
  3.2 成膜物质的选择  25-29
    3.2.1 常用成膜物质的种类  25-26
    3.2.2 成膜物质的选定  26-29
  3.3 阻燃体系的选择  29
  3.4 偶联剂的选定  29-33
  3.5 颜填料的选定  33
  3.6 溶剂的选定  33
  3.7 助剂的选择  33-35
    3.7.1 增塑剂  34
    3.7.2 消泡剂  34
    3.7.3 流平剂  34-35
  3.8 小结  35-36
4 氢氧化铝和氢氧化镁阻燃木塑复合材料的研究  36-48
  4.1 引言  36
  4.2 氢氧化铝和氢氧化镁的基本特征分析  36-38
    4.2.1 氢氧化铝和氢氧化镁的形貌分析  36-37
    4.2.2 氢氧化铝和氢氧化镁的热分解失重分析  37-38
  4.3 阻燃剂填充量对防火涂层性能的影响  38-43
    4.3.1 填充量对防火涂层理化性能的影响  39-41
    4.3.2 填充量对防火涂层阻燃性能的影响  41-43
  4.4 氢氧化铝和氢氧化镁复配体系阻燃木塑复合材料的研究  43-47
    4.4.1 AI(OH)_3/Mg(OH)_2的不同配比对防火涂层理化性能的影响  44-45
    4.4.2 Al(OH)_3/Mg(OH)_2的不同配比对防火涂层阻燃性能的影响  45-47
  4.5 小结  47-48
5 氢氧化铝和氢氧化镁与增效剂的复合阻燃体系的研究  48-61
  5.1 引言  48
  5.2 红磷对复合阻燃体系的影响  48-52
    5.2.1 红磷的用量对防火涂层理化性能的影响  49
    5.2.2 红磷的用量对防火涂层阻燃性能的影响  49-51
    5.2.3 红磷对复合阻燃体系热稳定性的影响  51-52
  5.3 可膨胀石墨对复合阻燃体系的影响  52-56
    5.3.1 可膨胀石墨的用量对防火涂层理化性能的影响  53-54
    5.3.2 可膨胀石墨的用量对防火涂层阻燃性能的影响  54-55
    5.3.3 石墨对复合阻燃体系热稳定性的影响  55-56
  5.4 硼酸锌对复合阻燃体系的影响  56-60
    5.4.1 硼酸锌的用量对防火涂层理化性能的影响  56-57
    5.4.2 硼酸锌的用量对防火涂层阻燃性能的影响  57-58
    5.4.3 硼酸锌对复合阻燃体系热稳定性的影响  58-60
  5.5 小结  60-61
6 木塑复合材料防火涂层配方的确定和性能评价  61-69
  6.1 阻燃体系的优化  61-65
    6.1.1 正交试验安排  61-62
    6.1.2 结果分析与讨论  62-65
  6.2 阻燃体系各组分的最优配比  65-66
  6.3 涂层涂覆量对涂层性能的影响  66-67
  6.4 涂层性能评价  67-68
  6.5 小结  68-69
7 防火涂层阻燃机理的初步探讨  69-74
  7.1 阻燃体系在阻燃过程中的主要化学反应  69
  7.2 炭层形成过程分析  69-70
  7.3 阻燃体系机理分析  70-73
    7.3.1 炭层的形态分析  70
    7.3.2 TGA分析  70-72
    7.3.3 炭层的红外分析  72-73
  7.4 小结  73-74
8 结论与展望  74-76
  8.1 结论  74-75
  8.2 本课题试验过程中存在的不足  75-76
参考文献  76-79
详细摘要  79-81
Abstract  81-82

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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