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凹凸棒/IFR阻燃PP复合材料的制备与性能研究

作　者: 章驰天
导　师: 苏新清
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 聚丙烯 凹凸棒土 膨胀型阻燃剂 微胶囊化APP 阻燃性能 力学性能
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


聚合物/纳米复合材料具有独特的阻燃性能,与传统阻燃材料相比具有添加量小、无卤、对基体材料性能影响小等特点,因此高阻燃性能的聚合物/纳米复合材料的开发和相关理论研究受到广泛关注,但是目前对于聚合物/凹凸棒土复合材料的阻燃性能的研究却报道甚少。本论文研究了凹凸棒土对聚丙烯/膨胀型阻燃剂复合材料阻燃性能的影响及其协同阻燃机理。应用熔融共混法制备了PP/ATP与PP/IFR(APP与PER)复合阻燃材料和PP/IFR/ATP复合阻燃材料。通过测试复合材料的LOI和UL-94,发现ATP与IFR复配后复合材料的阻燃性能相对与PP/ATP与PP/IFR复合材料有明显的提高,ATP/IFR之间产生了协同阻燃效应,由于受热时,IFR与ATP之间形成了铝镁磷酸盐。并当复配阻燃剂中ATP含量为2%时,复合材料的综合性能最佳。为了提高PP/IFR/ATP复合材料的力学性能,采用硅烷偶联剂对ATP表面处理。由红外光谱图和力学性能结果分别发现,KH550被成功地接枝ATP上,经表面处理的ATP对PP/IFR/ATP提高了复合材料的力学性能,因为经过偶联剂表面处理后,ATP与基体之间的界面结合良好。为了进一步提高PP/IFR/ATP复合材料的阻燃性能,分别以三聚氰胺-甲醛树脂(MF)和尿素-三聚氰胺-甲醛树脂(UMF)为囊材,应用微胶囊化技术,得到了核-壳结构APP(MCAPP),将其与PER/ATP配合,通过熔融共混法制备了PP/改性膨胀型阻燃剂/ATP复合材料,发现PP/改性膨胀型阻燃剂/ATP复合材料的阻燃性能有明显的提高。这主要是PP/MCAPP/PER/ATP复合材料在燃烧过程中,可形成有效的残碳层覆盖在材料表面,阻止材料的进一步燃烧。通过SEM和TEM对复合材料微观结构的观察发现,少量ATP能够均匀分散在PP基体中。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-28
  1.1 聚合物的燃烧与阻燃  13-14
    1.1.1 聚合物的燃烧  13
    1.1.2 阻燃  13-14
  1.2 阻燃机理  14-15
  1.3 聚丙烯阻燃剂  15-24
    1.3.1 卤系阻燃剂  15-16
    1.3.2 无卤阻燃剂  16-24
  1.4 凹凸棒土的结构  24-25
  1.5 本课题的研究思路和研究方案  25-28
    1.5.1 本课题的研究思路  25-26
    1.5.2 本课题技术路线  26-28
第二章 实验部分  28-38
  2.1 实验原料及仪器  28
    2.1.1 主要原料和规格  28
    2.1.2 实验仪器与设备  28
  2.2 结构与性能测试  28-30
  2.3 原料的处理  30-37
    2.3.1 硅烷偶联剂的预处理  30
    2.3.2 红外(FT-IR)分析  30-31
    2.3.3 微胶囊APP 的制备  31-37
  2.4 PP 复合材料的制备  37-38
    2.4.1 阻燃性能样条的制备  37
    2.4.2 力学性能样条的制备  37-38
第三章 凹凸棒土阻燃PP 复合材料的制备与表征  38-44
  3.1 引言  38-39
  3.2 PP/ATP 复合材料的制备  39
  3.3 结果与讨论  39-43
    3.3.1 阻燃性能  39-40
    3.3.2 热重分析(TGA)  40-41
    3.3.3 力学性能  41-42
    3.3.4 断面的SEM 分析  42-43
    3.3.5 TEM 分析  43
  3.4 结论  43-44
第四章 凹凸棒土/APP/PER 阻燃PP 复合材料的制备与表征  44-52
  4.1 引言  44
  4.2 PP/ATP/IFR 复合材料的制备  44-45
  4.3 结果与讨论  45-51
    4.3.1 ATP 含量对PP/IFR 复合材料阻燃性能的影响  45-46
    4.3.2 热失重分析(TGA)  46-48
    4.3.3 残炭的形态  48-50
    4.3.4 力学性能分析  50-51
  4.4 结论  51-52
第五章 PP/IFR/改性ATP 复合材料的制备与表征  52-55
  5.1 引言  52
  5.2 PP/IFR/改性ATP 复合材料的制备  52
  5.3 结果与讨论  52-54
    5.3.1 阻燃性能  52-53
    5.3.2 力学性能  53-54
  5.4 结论  54-55
第六章 PP/微胶囊化APP/PER/ATP 复合材料的制备与表征  55-67
  6.1 引言  55
  6.2 PP/微胶囊化 APP/PER/ATP 复合材料的制备  55-65
    6.2.1 PP/MFAPP/PER/ATP 复合材料  55-56
    6.2.2 结果与讨论  56-60
    6.2.3 PP/UMF-APP/PER/ATP 复合材料  60-61
    6.2.4 结果与讨论  61-65
  6.3 结论  65-67
第七章 总结  67-68
参考文献  68-75
致谢  75-76
攻读硕士期间发表论文  76

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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 > 非金属复合材料
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