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一种新型有机无机杂化介孔材料的合成及对PC/ABS的阻燃研究
作 者: 俞海洲
导 师: 韦平
学 校: 上海交通大学
专 业: 材料学
关键词: PC/ABS合金 杂化介孔材料 阻燃性能 热稳定性能 协效作用
分类号: TB33
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物合金(PC/ABS)做为一种性能优良的工程塑料在汽车零部件、电子器件、建筑材料等众多领域有着广泛的用途。带有有机官能团的有序杂化介孔材料因其规整的结构和丰富的表面化学活性,利用其介孔孔道的特殊结构从而获得优异而高效的催化性能,拥有巨大的应用潜力。本论文首次以三嵌段共聚物P123(PEO-PPO-PEO)为模板剂,采用共缩聚法合成了高摩尔含量的乙烯基官能化的有机无机杂化介孔材料;并将10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)成功嫁接在杂化介孔材料表面。通过X射线衍射(XRD)、氮气吸附/脱附、透射电镜(TEM)和热失重分析(TGA)对其结构和性能进行详细表征,该杂化介孔材料呈现孔径大小均一、分布较窄的独立圆筒形细长孔道。由氮气吸附分析数据根据BET模型计算出合成样品HM40和DM40的比表面积分别为462.5和470.4m2g-1,孔径分别为3.79和3.82nm。并且DOPO的接枝没有堵塞孔道,未对杂化介孔材料的微观结构产生破坏性影响。通过将DOPO接枝杂化介孔材料和三苯基磷酸酯(TPP)和PC/ABS共混制得阻燃PC/ABS复合材料,通过UL-94和LOI测试表明复合体系的阻燃性能,当DM和TPP的添加量为2wt%和6wt%时,此体系的氧指数达到28,并通过UL-94 V0阻燃级别;锥形量热仪进一步分析证实PC/TPP/TPP/DM体系的最大热释放速率和总热释放量上均有大幅度下降;通过拉曼光谱和炭层形貌及结构的研究初步分析了其阻燃机理。杂化介孔材料和TPP起到了很好的协效作用,在燃烧过程中促进PC/ABS体系生成微观致密的炭层,同时对生成的炭层结构起到稳定作用,增强了PC/ABS复合材料的热稳定性。
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全文目录
摘要 5-7 ABSTRACT 7-11 第一章 绪论 11-32 1.1 引言 11 1.2 高分子材料的阻燃研究 11-14 1.2.1 高分子材料阻燃的研究意义 11-12 1.2.2 阻燃剂的分类 12-14 1.3 PC/ABS 的阻燃研究 14-20 1.3.1 用于PC/ABS的阻燃剂分类 15-17 1.3.2 DOPO的阻燃研究进展 17-20 1.4 纳米复合材料的研究 20-23 1.4.1 聚合物/纳米复合材料的分类 20-22 1.4.2 PC/ABS纳米复合材料 22-23 1.5 硅基杂化介孔材料的简介及应用 23-31 1.5.1 硅基杂化介孔材料简介 23-26 1.5.2 硅基杂化介孔材料研究进展 26-29 1.5.3 杂化介孔材料的应用进展 29-31 1.6 本课题的主要研究内容 31-32 第二章 硅基介孔有机-无机杂化材料的合成及表征 32-48 2.1 引言 32 2.2 实验部分 32-34 2.2.1 实验材料 32-33 2.2.2 硅基介孔杂化材料(HM)的制备 33 2.2.3 DOPO接枝介孔杂化材料(DM)的制备 33-34 2.2.4 测试与表征 34 2.3 结果与讨论 34-46 2.3.1 XRD结构分析 34-40 2.3.2 FT-IR分析 40-42 2.3.3 热失重分析 42-43 2.3.4 透射电子扫描显微镜分析 43-44 2.3.5 氮气吸附/脱附分析 44-46 2.4 本章小结 46-48 第三章 PC/ABS纳米复合材料阻燃性能的研究 48-63 3.1 引言 48-49 3.2 实验部分 49-51 3.2.1 主要原料 49 3.2.2 主要实验仪器和设备 49 3.2.3 PC/ABS复合材料的制备 49-50 3.2.4 测试与表征 50-51 3.3 结果与讨论 51-61 3.3.1 LOI及UL-94 测试结果 51-52 3.3.2 热失重分析 52-56 3.3.3 成碳结构分析 56-60 3.3.4 杂化介孔材料阻燃机理分析 60-61 3.4 本章小结 61-63 第四章 全文总结 63-65 参考文献 65-70 符号与标记(附录1) 70-71 致谢 71-72 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 72
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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
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