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纳米无机阻燃剂表面包覆锡酸锌的合成与应用
作 者: 刘建州
导 师: 徐建中
学 校: 河北大学
专 业: 无机化学
关键词: XRD TG/DTA TEM 羟基锡酸锌 锡酸锌 阻燃 消烟 包覆
分类号: TB383.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 99次
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内容摘要
锡酸锌是上世纪80年代后期研制的一种新型无机阻燃抑烟剂,由于其优异的阻燃抑烟作用和本身无毒、无害等优点越来越受到人们的重视,已应用于塑料、橡胶等高分子材料中,尤其是含卤高分子材料中,其添加量仅为1%-5%。由于纳米粒子具有较强的表面效应和体积效应,不但能使高分子材料的气体阻隔性、耐热性变好,而且使其力学性能、抗冲性能得到较好的改性。如何保持锡酸锌优良阻燃性能同时保持纳米粒子优异的力学性能,提高锡酸锌在高分子材料中的分散性,降低锡酸锌的应用成本,将锡酸锌包覆在纳米无机阻燃剂基体上,是一种简单可行的方法。本文首先以均匀沉淀法制备了羟基锡酸锌,并对其煅烧得锡酸锌。所得产物经XRD、TG/DTA分析可得,合成了较纯净的羟基锡酸锌并确定合成锡酸锌的最佳煅烧温度和煅烧时间分别为500℃,3h。第二部分,以均匀沉淀法并结合超声分散和共沸蒸馏技术合成了10%羟基锡酸锌包覆纳米碳酸钙,对比羟基锡酸锌、纳米碳酸钙应用于PVC中。结果发现,PVC加入羟基锡酸锌包覆纳米碳酸钙以后,其消烟性能、冲击强度得到了明显改善,拉伸强度变化不大。第三部分,合成了10%锡酸锌包覆纳米碳酸钙,并研究了其对PVC的阻燃消烟性能及力学性能的影响。结果发现,锡酸锌对纳米碳酸钙进行了较好的包覆,用于PVC以后,材料的阻燃和抑烟性能得到了明显改善。在含有等量的ZnSnO3的情况下,LOI值和烟密度等级都达到了最佳。纳米阻燃材料的加入,使PVC的冲击强度得到了显著提高。第四部分,合成了10%羟基锡酸锌包覆纳米氢氧化镁,并将其应用于PVC与EVA。结果发现,当PVC中锡酸锌包覆纳米氢氧化镁为20phr时,对应的LOI值和烟密度等级分别为43.8%与64.75%,阻燃抑烟性能达到了最佳。纳米材料的加入,使PVC的抗冲击性能得到较大的改善。同样羟基锡酸锌包覆纳米氢氧化镁的加入,使EVA的阻燃和力学性能都得到了显著的改善。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-11 第1章 绪论 11-18 1.1 研究背景 11 1.2 阻燃剂的分类及作用机理 11-12 1.2.1 阻燃剂的分类 11 1.2.2 阻燃剂的作用机理 11-12 1.3 阻燃剂的应用现状 12-13 1.3.1 卤系阻燃剂 12 1.3.2 磷系阻燃剂 12 1.3.3 金属氢氧化物阻燃剂 12-13 1.3.4 锑系阻燃剂 13 1.3.5 有机硅系阻燃剂 13 1.3.6 Zn、Sn类阻燃剂 13 1.4 无机阻燃剂及其表面改性和超细化 13-14 1.4.1 简介 13-14 1.4.2 无机阻燃剂表面改性和超细化 14 1.5 纳米微粒的表面改性 14-16 1.5.1 概述 14-15 1.5.2 纳米微粒表面改性的方法 15-16 1.6 本课题研究的基本目的和意义 16-18 第2章 实验部分 18-20 2.1 主要试剂及原料 18 2.2 阻燃样品的制备 18 2.2.1 阻燃PVC的制备 18 2.2.2 阻燃EVA的制备 18 2.3 测试仪器及条件 18-20 2.3.1 X-射线衍射分析 18-19 2.3.2 X-射线衍射电子能谱试验 19 2.3.3 透射电子显微镜分析 19 2.3.4 热分析 19 2.3.5 氧指数的测定 19 2.3.6 烟密度的测定 19 2.3.7 拉伸强度的测定 19 2.3.8 抗冲击强度的测定 19-20 第3章 羟基锡酸锌与锡酸锌的合成与表征 20-24 3.1 引言 20 3.2 实验部分 20-21 3.2.1 羟基锡酸锌(ZnSn(OH)_6)的合成 20-21 3.2.2 锡酸锌(ZnSnO_3)的合成 21 3.3 结果与讨论 21-23 3.3.1 ZnSn(OH)_6的TG/DTA分析 21-22 3.3.2 ZnSn(OH)_6的XRD分析 22-23 3.4 结论 23-24 第4章 羟基锡酸锌包覆纳米碳酸钙的合成与应用 24-30 4.1 引言 24 4.2 实验部分 24-25 4.2.1 Sn(OH)_6包覆纳米CaCO_3的合成 24-25 4.3 结果与讨论 25-29 4.3.1 ZnSn(OH)_6包覆纳米CaCO_3的表征 25 4.3.2 ZnSn(OH)_6包覆纳米CaCO_3在PVC中的应用 25-29 4.4 结论 29-30 第5章 锡酸锌包覆纳米碳酸钙的合成与应用 30-39 5.1 引言 30 5.2 实验部分 30-31 5.2.1 ZnSnO_3包覆米CaCO_3的合成 30-31 5.3 结果与讨论 31-37 5.3.1 ZnSnO_3包覆纳米CaCO_3的表征 31-33 5.3.2 ZnSnO_3包覆纳米CaCO_3对PVC的阻燃性能的影响 33-37 5.4 结论 37-39 第6章 羟基锡酸锌包覆纳米氢氧化镁的合成与应用 39-49 6.1 引言 39 6.2 实验部分 39-40 6.2.1 ZnSn(OH)_6包覆nm-Mg(OH)_2的合成 39-40 6.2.2 ZnSn(OH)_6包覆um-Mg(OH)_2的合成 40 6.3 结果与讨论 40-48 6.3.1 ZnSn(OH)_6包覆nm-Mg(OH)_2的表征 40-42 6.3.2 ZnSn(OH)_6包覆nm-Mg(OH)_2对PVC的阻燃性能的影响 42-46 6.3.3 羟基锡酸锌包覆纳米氢氧化镁对EVA阻燃研究 46-48 6.4 结论 48-49 第7章 研究结论与展望 49-50 7.1 研究结论 49 7.2 展望 49-50 参考文献 50-53 研究生期间发表和待发表的论文 53-54 致谢 54
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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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