本文關(guān)鍵詞：新型含硼聚硅氧烷的合成及其與膨脹型阻燃協(xié)同阻燃聚丙烯的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：膨脹型阻燃劑（IFR）由于具有無鹵、抑煙等優(yōu)點(diǎn)，已成為無鹵阻燃聚合物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的IFR仍存在添加量偏大、阻燃效率低、易吸濕等缺點(diǎn)，限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。本文通過分子設(shè)計(jì)，將硅、硼、磷等元素結(jié)合到同一大分子中，合成了含硼聚硅氧烷（pBSi）和含磷、氮聚硼硅氧烷（pPNBSi），并將其作為阻燃協(xié)效劑分別與IFR協(xié)同阻燃聚丙烯（PP）。研究了pBSi和pPNBSi對PP/IFR阻燃性能、力學(xué)性能、耐水及耐酸性能的影響，并通過熱重分析（TG）、熱重-紅外聯(lián)用（TG-IR）和傅立葉變換紅外光譜分析（FT-IR）等手段對其與IFR的協(xié)同阻燃機(jī)理進(jìn)行了初步探討。主要研究內(nèi)容和結(jié)果包括： 第一，以八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）、硼酸、正硅酸乙酯（TEOS）等為原料，合成了pBSi，并將其作為協(xié)效劑與IFR協(xié)同阻燃PP。研究發(fā)現(xiàn)，pBSi具有良好的熱穩(wěn)定性，且其在空氣中具有突出的成炭性能；pBSi與IFR對PP具有明顯的協(xié)同阻燃作用。當(dāng)pBSi用量為3.0wt%（阻燃劑總用量為25.0wt%）時(shí)，阻燃PP的LOI由PP/IFR的29.0%提高到34.8%，垂直燃燒性能由UL-94V-1級(jí)提高至V-0級(jí)。錐形量熱分析結(jié)果表明，阻燃PP的熱釋放速率峰值（pHRR）由PP/IFR的354.0kW/m2降低至204.9kW/m2，降幅高達(dá)41.9%，煙釋放速率峰值（pSPR）的降幅為15.3%。與傳統(tǒng)協(xié)效劑SiO2、4A分子篩和硼酸鋅（ZB）相比，pBSi與IFR對PP具有更好的協(xié)同阻燃作用。同時(shí)，PP/IFR/pBSi的耐水和耐酸性能明顯優(yōu)于PP/IFR/ZB。經(jīng)70℃熱水或硫酸水溶液浸泡168h后，PP/IFR/pBSi仍具有良好的阻燃性能，其LOI略有降低，但仍高達(dá)31.2%和33.0%，可通過UL-94V-0級(jí)。 第二，以四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷（VD4）、9，10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物（DOPO）、硼酸、N-β-胺乙基-γ胺丙基甲基二甲氧基硅烷（NMDMS）等為原料，合成了pPNBSi，并將其與IFR協(xié)同阻燃PP。研究表明，與pBSi相比，pPNBSi與IFR對PP具有更好的協(xié)同阻燃作用。當(dāng)pPNBSi的用量僅為2.0wt%（阻燃劑總用量為20.0wt%）時(shí)，阻燃PP的LOI由PP/IFR的27.0%提高到31.5%，提升幅度達(dá)16.7%，垂直燃燒性能由無等級(jí)提高至UL-94V-0級(jí)。微型量熱分析結(jié)果表明，阻燃PP的熱釋放速率峰值（pHRR）和總熱釋放量（THR）分別為937.0W/g和31.2kJ/g，降幅分別為11.6%和15.9%。與傳統(tǒng)協(xié)效劑SiO2、DOPO、ZB相比，pPNBSi與IFR對PP具有更好的協(xié)同阻燃作用。同時(shí)，PP/IFR/pPNBSi的耐水和耐酸性能也明顯優(yōu)于PP/IFR/SiO2、PP/IFR/DOPO和PP/IFR/ZB。經(jīng)70℃熱水或硫酸水溶液浸泡168h后，PP/IFR/pPNBSi仍具有良好的阻燃性能。 第三，通過TG、FT-IR和TG-IR等手段對pBSi（或pPNBSi）與IFR的協(xié)同阻燃機(jī)理進(jìn)行了初步探討，其可能的作用機(jī)理為：在IFR形成膨脹炭層的同時(shí)，pBS（i或pPNBSi）形成玻璃質(zhì)陶瓷狀阻隔層覆蓋于膨脹炭層的表面，提高了炭層的致密性。此外，pPNBSi分子中磷雜菲基團(tuán)上的P-C鍵可能發(fā)生斷裂形成二苯并呋喃、磷氧自由基等，，猝滅燃燒過程中產(chǎn)生的氧自由基和烷烴自由基；同時(shí)，磷雜菲基團(tuán)分解成的苯基磷酸進(jìn)一步降解形成玻璃態(tài)磷化合物，在膨脹炭層的表面形成阻隔層，從而起到很好的協(xié)同阻燃作用。
【關(guān)鍵詞】：聚丙烯 膨脹型阻燃劑 含硼聚硅氧烷 協(xié)同作用
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TQ325.14
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 前言11
• 1.2 無鹵阻燃劑的概況11-17
• 1.2.1 金屬氫氧化物阻燃劑12
• 1.2.2 硅系阻燃劑12-13
• 1.2.3 硼系阻燃劑13-14
• 1.2.4 磷系阻燃劑14-15
• 1.2.5 氮系阻燃劑15
• 1.2.6 膨脹型阻燃劑15-17
• 1.3 膨脹型阻燃聚丙烯的研究進(jìn)展17-24
• 1.3.1 新型膨脹型阻燃劑的合成及應(yīng)用18-20
• 1.3.2 微膠囊包覆技術(shù)20-22
• 1.3.3 協(xié)同阻燃22-24
• 1.4 本課題的目的意義、主要內(nèi)容、特色及創(chuàng)新之處24-26
• 1.4.1 目的意義24
• 1.4.2 研究的主要內(nèi)容24
• 1.4.3 本課題的特色及主要?jiǎng)?chuàng)新之處24-26
• 第二章 含硼聚硅氧烷的合成及其與膨脹型阻燃劑協(xié)同阻燃聚丙烯的研究26-45
• 2.1 前言26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分27-29
• 2.2.1 主要原料與試劑27
• 2.2.2 儀器與設(shè)備27
• 2.2.3 樣品制備27-28
• 2.2.4 測試與表征28-29
• 2.3 結(jié)果與討論29-43
• 2.3.1 pBSi 的表征29-32
• 2.3.2 pBSi 用量對 PP/IFR 力學(xué)性能的影響32-33
• 2.3.3 pBSi 用量對 PP/IFR 阻燃性能的影響33-36
• 2.3.4 pBSi/IFR 協(xié)同阻燃 PP 的 TG 分析36-38
• 2.3.5 pBSi/IFR 協(xié)同阻燃機(jī)理的探討38-42
• 2.3.6 pBSi 對 PP/IFR 耐水及耐酸性能的影響42-43
• 2.4 本章小結(jié)43-45
• 第三章 含磷、氮聚硼硅氧烷的合成及其與膨脹型阻燃劑協(xié)同阻燃聚丙烯的研究45-64
• 3.1 前言45-46
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分46-47
• 3.2.1 主要原料與試劑46
• 3.2.2 儀器與設(shè)備46
• 3.2.3 樣品制備46-47
• 3.2.4 測試與表征47
• 3.3 結(jié)果與討論47-62
• 3.3.1 pPNBSi 的表征47-50
• 3.3.2 pPNBSi 用量對 PP/IFR 力學(xué)性能的影響50-51
• 3.3.3 pPNBSi 用量對 PP/IFR 阻燃性能的影響51-55
• 3.3.4 pPNBSi/IFR 協(xié)同阻燃 PP 的 TG 分析55-56
• 3.3.5 pPNBSi/IFR 協(xié)同阻燃機(jī)理的探討56-60
• 3.3.6 pPNBSi 對 PP/IFR 耐水及耐酸性能的影響60-62
• 3.4 本章小結(jié)62-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果74-75
• 致謝75-76
• 附件76

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 熊聯(lián)明;舒寬金;馬堯龍;袁斌;張艷;;乙烯基環(huán)體合成及副產(chǎn)物處理的研究進(jìn)展[J];精細(xì)與專用化學(xué)品;2013年08期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 唐霜;新型籠狀P-N大分子膨脹型阻燃劑的制備及其阻燃聚丙烯的性能及機(jī)理研究[D];華南理工大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：新型含硼聚硅氧烷的合成及其與膨脹型阻燃協(xié)同阻燃聚丙烯的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：329908