层状双氢氧化物对不饱和烃类材料的阻燃作用研究

摘要

层状双氢氧化物(LDH)作为最近发展起来的令人关注的新型无卤无磷消烟型多功能无机阻燃剂受到了越来越多的重视。但因为LDH的阻燃效率低，在聚合物阻燃材料中的填充量大，致使材料的力学性能较差，严重影响了其在各领域内的应用。本论文主要是采用了Zn2+和Al3+合成具有良好形貌的层状双氢氧化物ZnAl-LDH，随后引入单十二烷基磷酸钾对LDH进行改性，制备出聚丙烯/ZnAl-LDH纳米复合材料和聚苯乙烯/ZnAl-LDH纳米复合材料，并进一步探讨了层状双氢氧化物与膨胀阻燃体系及金属氧化物的协效阻燃机理。
　　结合结构、阻燃性能和热稳定性能方面的表征，得到以下结论:
　　(1)以PP为聚合物基体制备的纳米复合材料中，在同组的样品中都是LDH的质量添加分数为1％的材料——PP6a和PP5b阻燃效果最好。PP5b比PP6a多添加了质量分数为1％的ZnO，对比得到，PP5b的点燃时间相对缩短，但PHRR值下降了16％，则PP5b材料阻燃性较好，具有较小的火灾危险性，并且成炭量增加了8.521％，说明材料的热稳定性也相对提高，显示出LDH与ZnO共同使用在PP基体上可以发挥较好的阻燃效果。并且适宜的配比才可以发挥材料的最佳阻燃效果，少量的添加无法形成适量的炭层起到阻隔作用，但过量的添加反而使得过多的IFR中的APP失去活性破坏炭层结构，影响阻燃效果。
　　(2)以PS为聚合物基体制备的纳米复合材料中，在同组的样品中都是LDH的质量添加分数为3％的材料——PS7a和PS6b阻燃效果最好。PS6b比PS7a多添加了质量分数为1％的ZnO，加入的ZnO并没有促进协效阻燃，反而PS6b的PHRR和THR都稍稍增加，并且成炭量也相对下降，推断是ZnO起了催化作用，利于燃烧进行，使得阻燃效果和热稳定性均下降。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 无机氢氧化物阻燃剂

1．2．1 氢氧化镁阻燃剂

1．2．2 氢氧化铝阻燃剂

1．3 层状双氢氧化物

1．3．1 层状双氢氧化物的结构特性

1．3．2 层状双氢氧化物的制备方法

1．3．3 层状双氢氧化物的主要性质

1．3．4 层状双氢氧化物的有机改性

1．4 聚合物／层状双氢氧化物纳米复合材料

1．4．1 聚合物／双氢氧化物纳米复合材料的制备

1．4．2 聚合物／双氢氧化物纳米复合材料的性能

1．4．3 聚合物／双氢氧化物纳米复合材料的应用

1．5 聚丙烯与聚苯乙烯的燃烧机理

1．5．1 聚丙烯燃烧机理

1．5．2 聚苯乙烯燃烧机理

1．6 本论文的主要研究内容

2 层状双氢氧化物的制备及改性研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 原料

2．2．2 主要仪器及设备

2．2．3 实验过程

2．3 测试与表征

2．3．1 X射线衍射(XRD)

2．3．2 红外光谱(FT-IR)

2．4 结果与讨论

2．4．1 X射线衍射分析

2．4．2 红外光谱(FT-IR)分析

2．5 小结与展望

3 聚丙烯／ZnAl-LDH复合材料系列的制备及其燃烧性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 原料

3．2．2 主要仪器及设备

3．2．3 样品制备

3．2．4 材料结构表征及性能测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 膨胀阻燃PP纳米复合材料的结构表征

3．3．2 膨胀阻燃PP纳米复合材料阻燃性能研究

3．3．2 膨胀阻燃PP纳米复合材料热稳定性能研究

3．4 小结与展望

4 聚苯乙烯／ZnAl-LDH复合材料系列的制备及其燃烧性能研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 原料

4．2．2 主要仪器及设备

4．2．3 样品制备

4．2．4 材料结构表征及性能测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 膨胀阻燃PS纳米复合材料的结构表征

4．3．2 膨胀阻燃PS纳米复合材料阻燃性能研究

4．3．3 膨胀阻燃PS纳米复合材料热稳定性能研究

4．4 小结与展望

5 结论与展望

5．1 本文结论

5．2 创新之处

5．3 工作展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文与取得的研究成果