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氢氧化镁的表面改性及其复合阻燃尼龙6研究

作　者: 吕昕冉
导　师: 王新龙
学　校: 南京理工大学
专　业: 材料学
关键词: SA/CaSt改性MH MCA 锆改性花球状MH 复合阻燃阻燃机理
分类号: TB33
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

本文制备了分散性高的改性氢氧化镁(MH)阻燃剂,并将其与三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)共混入尼龙6材料中,研究复合材料的阻燃、力学、耐热性能及阻燃机理。首先,以硫酸镁、氨水为原料,硬脂酸／硬脂酸钙(SA/CaSt)为改性剂,合成SA/CaSt改性MH。通过比较不同配比改性MH的润湿程度以及沉降速度确定改性剂的最优配比为1：2。通过FTIR、XRD、SEM等手段对最优配比改性MH进行表征,结果表明：SA/CaSt的复配能阻止长链的缠结,促使MH表面有机包覆完全,极性减小,结晶也更加规则。其次,选取SA/CaSt改性MH与MCA作为复配阻燃剂,通过挤出、注塑制备复合阻燃尼龙6。通过对不同配比复合阻燃尼龙6的阻燃、耐热、机械性能进行对比发现：当两阻燃剂质量比为1：1时,力学性能达到最优,同时阻燃剂发生协同作用,促使尼龙6的燃烧机理由解聚分解转化为直接炭化分解,有效抑制滴落,综合阻燃性能大大提高。最后,以Zr801为改性剂进一步对MH进行表面改性,合成改性花球状MH阻燃剂,通过活化指数、润湿程度、XRD、SEM、TG等手段进行表征,结果表明：Zr801的改性促使MH片层发生重组,结晶更加有序,同时呈现超高的分散性。再将锆改性花球状MH与MCA复配共混入尼龙6材料中,测试复合材料的阻燃、耐热、机械性能,结果表明：锆改性MH与MCA发挥协同作用,有效控制熔滴,增强复合材料的阻燃、力学以及耐热性能。通过对燃烧产物的进一步研究发现其协同阻燃机理为锆原子外n=4电子层可以吸收外界电子,促进碳正离子的形成。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-17
  1.1 引言  7
  1.2 聚合物的燃烧过程及阻燃机理  7-9
    1.2.1 聚合物的燃烧过程  7-8
    1.2.2 聚合物的阻燃机理  8-9
  1.3 阻燃剂类型  9-11
    1.3.1 反应型阻燃剂  9
    1.3.2 添加型阻燃剂  9-11
  1.4 纳米氢氧化镁阻燃剂  11-15
    1.4.1 纳米氢氧化镁的制备  11-12
    1.4.2 氢氧化镁的表面改性  12-15
  1.5 复合阻燃尼龙-6  15
  1.6 本文研究的主要内容  15-17
2 SA/CaSt改性氢氧化镁(MH-S)阻燃剂的制备与性能  17-32
  2.1 概述  17
  2.2 实验部分  17-21
    2.2.1 实验原料  17
    2.2.2 实验设备  17-18
    2.2.3 MH-S的制备  18-19
    2.2.4 阻燃尼龙6的制备  19
    2.2.5 分析与表征  19-21
  2.3 结果与讨论  21-30
    2.3.1 水对MH-S表面的润湿情况  21-23
    2.3.2 沉降实验分析  23
    2.3.3 MH-S的红外分析  23-25
    2.3.4 MH-S的XRD分析  25-26
    2.3.5 MH-S的形貌观察  26-27
    2.3.6 MH-S的XPS分析  27-28
    2.3.7 MH-S在尼龙6中的应用研究  28-30
  2.4 本章小结  30-32
3 MH-S/MCA复合阻燃尼龙6  32-44
  3.1 概述  32
  3.2 实验部分  32-34
    3.2.1 实验原料  32
    3.2.2 实验设备  32-33
    3.2.3 MH-S/MCA复合阻燃尼龙6的制备  33
    3.2.4 分析与表征  33-34
  3.3 结果与讨论  34-43
    3.3.1 阻燃性能分析  34-35
    3.3.2 MH-S/MCA复合阻燃尼龙6的结构分析  35-37
    3.3.3 热重分析  37-38
    3.3.4 拉伸性能分析  38
    3.3.5 抗冲击性能分析  38-39
    3.3.6 MH-S/MCA复合尼龙6的阻燃机理分析  39-43
  3.4 本章小结  43-44
4 锆改性花球状MH(MH-ZS)阻燃剂的制备与性能  44-59
  4.1 概述  44
  4.2 实验部分  44-47
    4.2.1 实验原料  44
    4.2.2 实验设备  44-45
    4.2.3 花球状MH-ZS的制备  45
    4.2.4 花球状MH-ZS/MCA复合阻燃尼龙6的制备  45-46
    4.2.5 分析与表征  46-47
  4.3 结果与讨论  47-57
    4.3.1 花球状MH-ZS阻燃剂的表征  47-50
    4.3.2 花球状MH-ZS/MCA协效阻燃尼龙6的研究  50-53
    4.3.3 花球状MH-ZS/MCA协效阻燃尼龙6的燃烧机理分析  53-57
  4.4 本章小结  57-59
5 结论  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-69
附录  69

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