一種磷系阻燃劑的合成及碳纖維表面改性研究
發(fā)布時(shí)間:2021-08-16 20:15
碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料具有質(zhì)輕高強(qiáng)、收縮率低、優(yōu)異的粘接性能等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于民用工業(yè)、能源技術(shù)和航空航天等領(lǐng)域。然而環(huán)氧樹脂在高溫下的分解燃燒及有害煙霧的產(chǎn)生,對(duì)其應(yīng)用提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此必須施行一定的方法對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行阻燃改性以滿足應(yīng)用需求。目前大多數(shù)阻燃改性方法或損害復(fù)合材料的力學(xué)性能,或者制備加工較為復(fù)雜。本文合成了一系列硅烷改性的含磷阻燃劑,并以上漿涂覆的方式用于纖維表面阻燃改性,期望制備優(yōu)異阻燃性能與界面性能兼具的復(fù)合材料。本文以一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的含磷活性胺N-N’-N”-三(2-氨基乙基)磷酸三酰胺(TEDAP)為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行后續(xù)硅烷化改性阻燃劑的合成。首先通過(guò)磷酸三酰胺(TEP)的轉(zhuǎn)酰胺化反應(yīng)合成TEDAP(T),控制合成條件并制備聚合程度不同的兩種產(chǎn)物T1及T3。之后以TEDAP和環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑(KH560,K)為原料,通過(guò)改變T的聚合程度及T與K的摩爾比制備一系列硅烷改性的磷系阻燃劑T-K。通過(guò)熱重分析(TG)表征T-K薄膜的耐熱性能,具有更高K比例的T-K薄膜失重10%對(duì)應(yīng)的溫度較低比例產(chǎn)物增加18.9-21.8℃,最大熱失重速率峰對(duì)應(yīng)的溫度右移15-21.3℃...
【文章來(lái)源】:北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:107 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-1?PAN基碳纖維的主要生產(chǎn)流程[51??--
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【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]改性聚氨酯上漿劑對(duì)碳纖維與環(huán)氧樹脂界面性能的影響[J]. 毛麗賀,申宏旋,李嘉祿,陳利. 高分子材料科學(xué)與工程. 2019(02)
[2]磷硅元素改性氧化石墨烯的制備及其阻燃改性環(huán)氧樹脂的應(yīng)用[J]. 侯培鑫,何鍇慰,李紀(jì)錄,曹杰,陳國(guó)榮,許一婷,戴李宗. 廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(02)
[3]表面處理對(duì)碳纖織物增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料界面及性能的影響[J]. 程永奇,張鵬,孫友松,李慧,鄭潤(rùn)金. 高分子材料科學(xué)與工程. 2015(05)
[4]硅烷偶聯(lián)劑的水解工藝研究[J]. 劉佳,姚光曄. 中國(guó)粉體技術(shù). 2014(04)
[5]表面改性碳纖維增強(qiáng)金屬基的方法[J]. 莊嚴(yán),陳敬超,程錦,孟璇,楊波. 熱加工工藝. 2014(16)
[6]石墨烯改性EP/CF復(fù)合材料的制備及壓縮性能研究[J]. 崔興志,王昕,聶金林. 工程塑料應(yīng)用. 2014(05)
[7]磷系阻燃劑阻燃環(huán)氧樹脂研究進(jìn)展[J]. 彭華喬,曾萍,蘇正良,夏祖西. 化工新型材料. 2013(10)
[8]等離子體改性填料的研究進(jìn)展[J]. 董凌波,周鵬程,于海濤,呂丹丹. 特種橡膠制品. 2013(03)
[9]碳纖維浸膠紗拉伸性能測(cè)試方法的探討[J]. 陳建明. 玻璃纖維. 2012(03)
[10]改性碳納米管處理碳纖維的效果表征[J]. 郟余晨,俞科靜,錢坤,曹海建,陳建劍. 材料導(dǎo)報(bào). 2012(12)
博士論文
[1]DOPO基本征型阻燃環(huán)氧樹脂體系的設(shè)計(jì)制備及其性能研究[D]. 霍思奇.武漢理工大學(xué) 2018
碩士論文
[1]新型阻燃環(huán)氧固化劑的合成及性能研究[D]. 張滿.武漢工程大學(xué) 2017
[2]多環(huán)膦(磷)酸酯類阻燃劑的合成與應(yīng)用研究[D]. 周浩.南京師范大學(xué) 2011
[3]超臨界二氧化碳改性碳纖維表面的研究[D]. 劉魁.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
本文編號(hào):3346318
【文章來(lái)源】:北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:107 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-1?PAN基碳纖維的主要生產(chǎn)流程[51??--
R?F??O?o?..:??。o??;)??議?義?〇l?^?〇囊0??C?丨;.?O??')??o?r,?o??U?L??Bcfoix*?dcbondinu?After?dclHmiliii}*?Bcforr?dehon<lin}>?Afler?OtrlMimling??1?B?1?1??_?_?ihl??Bcfoiv?(Ichondine?After?(k'lxindini:?Bvfortr?(lehomliit}!?After?ilrlmnilin}*??圖1-2復(fù)合材料界面破壞示意圖:(a)酸處理;(b)部分覆蓋;(c)完全覆蓋;(d)過(guò)覆蓋;??Fig.?1-2?Sketch?of?failure?mode,?(a)?acid-treated,?(b)?partial?coverage,?(c)?full?coverage,?(d)over-??coverage"1】??1.2.2碳纖維表面改性的方法??目前碳纖維表面改性的方法按照技術(shù)手段主要可分為:表面氧化法,表面聚合物??接枝法與表面涂層法。另外,通過(guò)在纖維表面引入納米材料的改性方法近年來(lái)發(fā)展迅??速,下面簡(jiǎn)要介紹各類表面改性方法,著重介紹表面涂層法中的偶聯(lián)劑涂層法。??表面氧化法主要分為氣相氧化,液相氧化與電化學(xué)氧化法。氣相氧化法是通過(guò)氧??化性氣體氧化碳纖維表面引入極性基團(tuán),并予以適當(dāng)?shù)拇植诙葋?lái)提高復(fù)合材料的層間??剪切強(qiáng)度[12],是一種設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、理想效果好的處理方法;液相氧化法一般??5??
(j)M?^>H?OH?OH??-0.?HO-Si—0-Si—R’?1-0.—?H〇-Si—〇—SI—R*??、?I?I?H?I?I??R*?OH?R.?OH??r?i??-0<—?HO—Si—R*?j??H?OH?-O-SI-R-,??(d)?Chemically?grafting:?I?o?A?*?-??OH?OH?丁?I?+?xH2〇??-o^?HO-Si-O-Ii-R-?-O-Sl-O-Si-R'??H?R'?OH?R?°??圖1-4偶聯(lián)劑處理纖維表面的化學(xué)鍵合模型[23】??Fig.?1-4?Chemical?bonding?model?of?fiber?surface?treated?by?coupling?agent??1.2.4偶聯(lián)劑改性碳纖維表面的研究進(jìn)展??在小節(jié)1.2.2中簡(jiǎn)要介紹了表面氧化、表面涂層、聚合物接枝以及納米材料改性??纖維表面的方法,在以偶聯(lián)劑作“分子橋”改性復(fù)合材料界面性能的應(yīng)用中,通常結(jié)合??上述幾種方法實(shí)施改性,其中以表面氧化法結(jié)合偶聯(lián)劑接枝、偶聯(lián)劑作“分子橋”連接??功能化基團(tuán)、以及結(jié)合納米材料改性最為常見。??偶聯(lián)劑直接改性復(fù)合材料纖維或基體的研究較少,Liang?Zhao[24]等人使用偶聯(lián)劑??KH560預(yù)處理碳纖維織物,并對(duì)CF/PPS復(fù)合層壓板進(jìn)行熱處理,結(jié)果表明適當(dāng)?shù)臒??處理?xiàng)l件和KH560的應(yīng)用使得復(fù)合材料層壓板的彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、ILSS和沖擊??強(qiáng)度分別提高了?55.6%,?64.4%,39.6%和311.4%。JinshuiYang[25]等人采用氨基硅烷??偶聯(lián)劑YDH602和YDH792對(duì)環(huán)氧基質(zhì)改性,
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[3]表面處理對(duì)碳纖織物增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料界面及性能的影響[J]. 程永奇,張鵬,孫友松,李慧,鄭潤(rùn)金. 高分子材料科學(xué)與工程. 2015(05)
[4]硅烷偶聯(lián)劑的水解工藝研究[J]. 劉佳,姚光曄. 中國(guó)粉體技術(shù). 2014(04)
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[6]石墨烯改性EP/CF復(fù)合材料的制備及壓縮性能研究[J]. 崔興志,王昕,聶金林. 工程塑料應(yīng)用. 2014(05)
[7]磷系阻燃劑阻燃環(huán)氧樹脂研究進(jìn)展[J]. 彭華喬,曾萍,蘇正良,夏祖西. 化工新型材料. 2013(10)
[8]等離子體改性填料的研究進(jìn)展[J]. 董凌波,周鵬程,于海濤,呂丹丹. 特種橡膠制品. 2013(03)
[9]碳纖維浸膠紗拉伸性能測(cè)試方法的探討[J]. 陳建明. 玻璃纖維. 2012(03)
[10]改性碳納米管處理碳纖維的效果表征[J]. 郟余晨,俞科靜,錢坤,曹海建,陳建劍. 材料導(dǎo)報(bào). 2012(12)
博士論文
[1]DOPO基本征型阻燃環(huán)氧樹脂體系的設(shè)計(jì)制備及其性能研究[D]. 霍思奇.武漢理工大學(xué) 2018
碩士論文
[1]新型阻燃環(huán)氧固化劑的合成及性能研究[D]. 張滿.武漢工程大學(xué) 2017
[2]多環(huán)膦(磷)酸酯類阻燃劑的合成與應(yīng)用研究[D]. 周浩.南京師范大學(xué) 2011
[3]超臨界二氧化碳改性碳纖維表面的研究[D]. 劉魁.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
本文編號(hào):3346318
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