本文關(guān)鍵詞：包覆紅磷的制備及其在木塑復(fù)合材料中的阻燃研究

  更多相關(guān)文章： 包覆紅磷 木塑復(fù)合材料 阻燃 協(xié)同效應(yīng) 活化能

【摘要】：本論文以氫氧化鎂和聚乙烯(PE)為囊材,紅磷為囊心,通過沉淀法制備了無機(jī)包覆紅磷(IERP)和有機(jī)-無機(jī)雙層包覆紅磷(OIERP)阻燃劑。通過對合成工藝參數(shù)的優(yōu)化,確定了無機(jī)包覆紅磷合成的最優(yōu)工藝條件,并將其應(yīng)用于木塑復(fù)合材料中,考察兩種包覆紅磷阻燃劑對木塑復(fù)合材料的阻燃性能和力學(xué)性能的影響。運用熱分析討論木塑復(fù)合材料的熱分解特性,通過單一升溫速率法,計算材料的活化能,并通過加入阻燃劑后活化能的變化規(guī)律研究包覆紅磷阻燃劑的阻燃機(jī)理。本論文主要研究結(jié)果如下：(1)通過直接沉淀法制備無機(jī)包覆紅磷,利用單因素實驗和正交實驗確定無機(jī)包覆紅磷制備的最優(yōu)工藝條件：反應(yīng)溫度80℃,攪拌速度300r/min,氫氧化鈉溶液濃度1mol/L,微膠囊紅磷中氫氧化鎂的比例30%。(2)利用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜儀(XPS)、熱重分析(TG)、傅里葉紅外(FT-IR)等分析手段對兩種包覆紅磷阻燃劑的性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明,紅磷表面被氫氧化鎂和PE很好地包裹,顏色變淺,IERP和OIERP的包覆率分別為81.5%和91.4%,同時其吸濕率分別為2.5%和1.4%,抗氧化性分別為0.56 mg/(g·h)和0.16mmg/(g·h),相比于紅磷的吸濕率(10.6%)和抗氧化性(8.24 mg/(g·h))均得到明顯改善,無機(jī)包覆紅磷阻燃劑在340～540℃范圍內(nèi)的失重率明顯高于紅磷約60%,其殘?zhí)苛勘燃t磷高34%左右。(3)將兩種包覆紅磷阻燃劑應(yīng)用于木塑復(fù)合材料中,通過氧指數(shù)和垂直燃燒性能測試得到,木塑復(fù)合材料的氧指數(shù)隨包覆紅磷添加量的增加而增大,分別添加8%IERP和10%OIERP到木塑復(fù)合材料中,都能達(dá)到UL94 V-0級,表明氫氧化鎂和紅磷發(fā)揮了較好地阻燃作用,同時二者也可能具有協(xié)同效應(yīng)。但木塑復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和彎曲強(qiáng)度均隨包覆紅磷添加量的增加而降低。(4)木塑復(fù)合材料的熱解主要分為三個失重階段：第一失重階段(220～380℃),第二失重階段(420～530℃),第三失重階段(630～700℃),前兩個階段熱解對應(yīng)的活化能分別為37.3kJ/mol和69.8kJ/mol。加入無機(jī)包覆紅磷阻燃劑的復(fù)合材料熱解對應(yīng)的活化能分別為37.5kJ/mol和53.4kJ/mol。阻燃劑的加入,使木塑復(fù)合材料在熱解的第二失重階段的活化能降低。
【關(guān)鍵詞】：包覆紅磷 木塑復(fù)合材料 阻燃 協(xié)同效應(yīng) 活化能
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ314.248;TB332
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 引言16
• 1.2 木塑復(fù)合材料的概述16
• 1.3 木塑復(fù)合材料的阻燃研究16-18
• 1.3.1 木塑復(fù)合材料阻燃的必要性17
• 1.3.2 木塑復(fù)合材料阻燃研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.3 木塑復(fù)合材料阻燃處理發(fā)展趨勢18
• 1.4 紅磷阻燃劑的研究18-21
• 1.4.1 微膠囊技術(shù)18-19
• 1.4.2 紅磷阻燃劑19-20
• 1.4.3 紅磷阻燃劑的微膠囊化20
• 1.4.4 國內(nèi)外微膠囊紅磷阻燃劑的研究進(jìn)展20-21
• 1.5 燃燒性能測試方法21-22
• 1.6 論文選題意義及主要研究內(nèi)容22-24
• 第二章 微膠囊紅磷阻燃劑的制備24-32
• 2.1 引言24
• 2.2 實驗部分24-26
• 2.2.1 實驗原料24
• 2.2.2 實驗儀器24-25
• 2.2.3 無機(jī)包覆紅磷阻燃劑的制備25
• 2.2.4 有機(jī)-無機(jī)雙層包覆紅磷阻燃劑的制備25
• 2.2.5 兩種微膠囊化紅磷阻燃劑的測試25-26
• 2.3 結(jié)果與討論26-30
• 2.3.1 掃描電鏡分析26
• 2.3.2 透射電鏡分析26-27
• 2.3.3 XPS分析27-28
• 2.3.4 吸濕性測試28-29
• 2.3.5 抗氧化性測試29
• 2.3.6 熱重分析29-30
• 2.3.7 紅外分析30
• 2.4 小結(jié)30-32
• 第三章 微膠囊紅磷阻燃劑的合成工藝研究32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 實驗設(shè)計32-34
• 3.2.1 制備工藝流程32-33
• 3.2.2 工藝條件對包覆率的影響33-34
• 3.3 結(jié)果與討論34-37
• 3.3.1 pH對包覆率的影響34-35
• 3.3.2 反應(yīng)溫度對包覆率的影響35
• 3.3.3 攪拌速度對對包覆率的影響35-36
• 3.3.4 氫氧化鈉溶液濃度對包覆率的影響36
• 3.3.5 囊材比例對包覆率的影響36-37
• 3.4 正交實驗37-40
• 3.4.1 實驗設(shè)計37
• 3.4.2 結(jié)果與分析37-40
• 3.4.3 較適宜工藝條件下的重復(fù)實驗40
• 3.5 小結(jié)40-41
• 第四章 微膠囊紅磷阻燃木塑復(fù)合材料的研究41-52
• 4.1 引言41
• 4.2 實驗部分41-44
• 4.2.1 實驗原料41
• 4.2.2 實驗儀器41-42
• 4.2.3 阻燃型木塑復(fù)合材料的制備42-43
• 4.2.4 阻燃型木塑復(fù)合材料的性能測試及表征43-44
• 4.3 結(jié)果與討論44-51
• 4.3.1 包覆紅磷添加量對木塑復(fù)合材料阻燃性能的影響44-46
• 4.3.2 包覆紅磷添加量對木塑復(fù)合材料力學(xué)性能的影響46-48
• 4.3.3 熱重分析48-49
• 4.3.4 紅外分析49-50
• 4.3.5 燃燒殘余物對比分析50-51
• 4.4 小結(jié)51-52
• 第五章 阻燃型木塑復(fù)合材料的熱降解行為研究52-60
• 5.1 引言52
• 5.2 實驗部分52
• 5.2.1 實驗樣品52
• 5.2.2 實驗樣品的處理52
• 5.2.3 實驗儀器和實驗條件52
• 5.3 結(jié)果與討論52-59
• 5.3.1 熱解分析52-55
• 5.3.2 熱解活化能分析55-58
• 5.3.3 包覆紅磷對木塑復(fù)合材料的阻燃作用58-59
• 5.4 小結(jié)59-60
• 第六章 結(jié)論與展望60-62
• 6.1 結(jié)論60-61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況66

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