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新型磷氮系膨胀型纸制品阻燃剂的研制及应用

作　者: 苏燕妮
导　师: 宋海农
学　校: 广西大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 磷氮系膨胀型阻燃剂 磷酸胍 成炭剂 涂布 阻燃处理
分类号: TS727
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 42次
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内容摘要


随着人们环保意识的提高，纸基材料在绿色包装材料中占据越来越重要的地位，广泛应用于包装、建筑和日用品等诸多行业。近年来随着消防形势的日益严峻，频繁的火灾造成大量的人员伤亡和财产损失。许多火灾的发生和蔓延都与材料的燃烧性能有关。合理地对材料进行阻燃处理是减少火灾的关键措施之一，阻燃材料和阻燃技术正成为全球研究的热点。本论文针对纸制品材料的特点，研究开发了适合于纸基材料使用的新型磷氦系阻燃剂。本文第一部分首先对合成工艺路线进行了筛选，然后利用正交实验设计，并以燃烧法和扫描电镜分析来评价阻燃效果，研究了磷氮系阻燃剂(PNFR)的最佳合成工艺条件，其中，重点探讨了PNFR的合成温度、成炭剂的类型和用量对阻燃效果的影响。在第二部分中通过用红外光谱、元素分析和差示扫描量热等现代分析手段相结合的方法，重点探讨了磷、碳、氮元素含量及三者之间的比例对阻燃剂阻燃效果的影响，并分析了阻燃剂的阻燃机理。最后，本文采用涂布加工方式，对自行合成的阻燃剂在纸质材料上的应用性能进行了探讨。研究结果如下：1．通过对比分析，得到自行合成的磷氮系膨胀型阻燃剂(PNFR)优化反应条件。2．扫描电镜(SEM)分析表明，PNFR的合成温度对纸张阻燃过程炭层的形成有重要影响，在高温时，形成的具有致密光滑的类石墨状的炭层可最大限度的保护纤维。3．从PNFR红外谱图来看，合成反应所得到的PNFR为混合膨胀型阻燃剂。4．从PNFR的元素分析来看，元素比对成炭结构有重要影响。5．用PNFR对纸张表面进行涂布阻燃处理后，牛皮卡纸纤维的初始裂解温度由355℃降至289℃；降低了66℃。6．自行合成的PNFR阻燃效果显著。纸张表面涂布添加量仅为8.3％时即可达到国标要求的残炭长度为110mm标准，而阻燃处理后的纸张吸潮率低于7％，强度增加大于10％，白度损失小于10％，对纸张的物理性能影响较小。与市售的氨基磺酸胍和甲基磷酸二甲酯相比，自行合成的PNFR有着明显的成本和性能优势，具有良好的商业应用前景。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第一章 前言  9-21
  1.1 材料阻燃的重要性  9-10
  1.2 阻燃理论  10-12
    1.2.1 磷系阻燃剂阻燃机理  11
    1.2.2 氮系阻燃剂阻燃机理  11-12
    1.2.3 膨胀机理  12
  1.3 阻燃剂的研究现状及发展趋势  12-15
    1.3.1 阻燃剂及其分类  12-13
    1.3.2 磷氮系膨胀型阻燃剂发展趋势  13-15
    1.3.3 阻燃技术的研究热点  15
  1.4 纸制品阻燃处理技术及评价方法  15-18
    1.4.1 纸制品阻燃处理技术  16-17
    1.4.2 阻燃纸的性能要求及评价方法  17-18
  1.5 传统纸制品阻燃所存在的主要问题  18
  1.6 合成阻燃剂的基本要求  18-19
  1.7 本课题研究的意义及内容  19-21
第二章 PNFR合成工艺的研究及其阻燃性能和机理的评价  21-64
  2.1 实验原材料、仪器及设备  21-22
    2.1.1 实验原材料  21
    2.1.2 仪器及设备  21-22
  2.2 实验原理及方法  22-25
    2.2.1 实验原理  22
    2.2.2 实验方法  22-25
  2.3 实验结果与讨论  25-51
    2.3.1 合成工艺路线的选择  25-27
    2.3.2 寻找最佳的P:N:C比例的正交实验  27-35
    2.3.3 寻找最佳效果的正交实验  35-40
    2.3.4 产品阻燃效果和性能分析  40-50
    2.3.5 产品追加验证实验  50-51
  2.4 产品阻燃性能和机理的分析  51-63
    2.4.1 产品 IR分析  51-54
    2.4.2 元素分析  54-56
    2.4.3 差示扫描量热法分析  56-63
  2.5 本章小结  63-64
第三章 自合成阻燃剂与其他阻燃剂的应用对比研究  64-76
  3.1 实验原材料、仪器及设备  64-65
    3.1.1 主要实验材料  64
    3.1.2 主要仪器及设备  64-65
  3.2 实验原理及方法  65-67
    3.2.1 实验原理  65
    3.2.2 实验方法  65-67
  3.3 实验结果与讨论  67-73
    3.3.1 不同品种阻燃剂的阻燃效果对比  67-69
    3.3.2 不同品种阻燃剂的吸潮效果对比  69-71
    3.3.3 不同品种阻燃剂对纸张抗张指数和白度的影响  71-73
  3.4 本章小结  73-74
  3.5 PNFR在造纸行业的应用展望  74-76
    3.5.1 对下一步工作的建议  74-75
    3.5.2 应用展望  75-76
第四章 结论  76-77
参考文献  77-80
附录  80-83
致谢  83-84
攻读学位期间发表的学术论文目录  84

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 造纸工业 > 原料及辅助物料 > 辅助物料
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