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阻燃剂的表面改性及聚磷酸铵阻燃聚丙烯的研究

作　者: 林红娇
导　师: 许并社
学　校: 太原理工大学
专　业: 材料学
关键词: 聚丙烯阻燃剂聚磷酸铵表面改性熔体流动速率
分类号: TQ325.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

聚丙烯(PP)是一种在生产和生活中常见的重要塑料,广泛应用于产品包装、汽车附件、电子产品、室内装修、绝缘材料和建筑材料等领域。但由于聚丙烯易燃,且燃烧时释放出大量的烟雾及有毒气体而使其应用范围受到了很大限制,特别是在汽车制造和电子产品领域。因此赋予PP良好的阻燃性能对于扩大其应用范围具有重要意义。采用硅烷偶联剂KH-550对阻燃剂进行表面改性,以提高其在PP基体中的分散性和相容性。采用机械球磨法对原始粒径较大的氢氧化镁(约2μm)和氢氧化铝(约10μm)进行表面改性,分析讨论了改性对阻燃剂粒径大小、形貌及分散性的影响。结果表明：球磨改性更有利于粉体的细化和分散；当介质为酸性条件时,KH-550对氢氧化物粉体的改性效果最佳,并对反应机理进行了分析和探讨。因聚磷酸铵(APP)阻燃剂的平均粒径(<1μm)较小而采用常规方法对其进行表面改性,改性后的APP其分散性、热稳定性及与有机相的相容性都得到了很大的提高。通过比较不同阻燃剂的改性效果和对聚丙烯燃烧特点的分析,选用APP作为阻燃剂将其应用于聚丙烯,获得阻燃聚丙烯(APP/PP)复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、热重-差热分析仪(TGA-DTA)、熔体流动速率仪(MFR)和极限氧指数仪(LOI)分别对阻燃复合材料的晶体结构、断面形貌、热稳定性、结晶行为、熔体流动速率和阻燃性能进行了分析测试,并测定了复合材料的力学性能。研究结果表明：随着APP添加量的增加,复合材料的热力学稳定性增加,MFR值先降低后增加；APP的添加对PP基体有异相成核作用,当添加量达到13%后,这种异相成核作用更加明显,使得复合材料的力学性能不会随APP添加量的增大而继续下降,同时还增强了APP与PP基体间的界面结合；复合材料的阻燃性能和热稳定性亦随之提高,当添加量为20%时,LOI值达到30%；阻燃复合材料在燃烧时实现自熄,APP起到了催化成炭和防融滴的作用；表面改性后的APP提高了阻燃复合材料的拉伸强度、冲击强度和断裂伸长率。综上所述,APP不但可以同时作为酸源和气源,还兼具催化成碳的作用,与三相膨胀阻燃体系相比,APP单独使用不仅提高了PP的阻燃效率,同时还可降低生产成本、优化工艺条件。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-32
  1.1 阻燃高分子材料  10-15
    1.1.1 阻燃高分子材料的早期发展  10-11
    1.1.2 常见的阻燃高分子材料  11-13
    1.1.3 本质阻燃高聚物  13-15
  1.2 聚丙烯阻燃  15-21
    1.2.1 含卤阻燃聚丙烯  16-17
    1.2.2 无卤阻燃聚丙烯  17
    1.2.3 聚丙烯阻燃机理  17-21
  1.3 阻燃剂  21-23
    1.3.1 阻燃剂的种类  21
    1.3.2 反应型阻燃剂  21
    1.3.3 添加型阻燃剂  21-22
    1.3.4 未来高效阻燃系统  22-23
  1.4 阻燃剂的改性  23-26
    1.4.1 阻燃剂改性的目的  23
    1.4.2 阻燃剂常用的改性剂  23-24
    1.4.3 硅烷偶联剂的改性机理  24-26
  1.5 本论文立题的目的及意义  26-27
    1.5.1 本论文立题的目的及意义  26-27
    1.5.2 本论文的研究内容  27
  参考文献  27-32
第二章硅烷偶联剂对金属氢氧化物的表面改性  32-44
  2.1 实验部分  32-34
    2.1.1 原料  32-33
    2.1.2 实验和检测仪器  33
    2.1.3 实验过程  33-34
  2.2 结果与讨论  34-41
    2.2.1 XRD分析  34-35
    2.2.2 FTIR分析  35-38
    2.2.3 SEM分析  38-40
    2.2.4 分散性分析  40-41
  2.3 本章小结  41
  参考文献  41-44
第三章硅烷偶联剂对聚磷酸铵的表面改性  44-56
  3.1 实验部分  45-46
    3.1.1 实验原料  45
    3.1.2 实验仪器  45
    3.1.3 实验过程  45-46
  3.2 结果与讨论  46-51
    3.2.1 分散性分析  46-47
    3.2.2 XRD分析  47
    3.2.4 FT-IR分析  47-48
    3.2.5 SEM分析  48-49
    3.2.6 热稳定性分析  49-51
  3.3 KH-550改性APP机理分析  51-53
  3.4 本章小结  53
  参考文献  53-56
第四章聚磷酸铵阻燃聚丙烯  56-72
  4.1 实验部分  56-58
    4.1.1 原料  56
    4.1.2 实验过程  56-57
    4.1.3 测试表征  57-58
  4.2 结果与讨论  58-70
    4.2.1 阻燃性能测试  58-60
    4.2.2 XRD分析  60-61
    4.2.3 力学性能测试  61-63
    4.2.4 SEM分析  63-65
    4.2.5 FT-IR分析  65-66
    4.2.6 热稳定性分析  66-69
    4.2.7 熔体流动性能测试  69-70
  4.3 本章小结  70
  参考文献  70-72
第五章结论  72-74
论文发表情况  74-76
致谢  76

阻燃剂的表面改性及聚磷酸铵阻燃聚丙烯的研究

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