發(fā)布時間：2017-10-29 19:05

  本文關(guān)鍵詞：納米接枝含磷阻燃劑改性聚乳酸的研究

  更多相關(guān)文章： 聚乳酸 碳納米管改性 形貌 性能 阻燃 Halpin-Tsai模型

【摘要】：聚乳酸(PLA)是近年快速發(fā)展的生物可降解高分子材料,具有廣闊的前景。但其熱穩(wěn)定性和阻燃性能較差,在航空航天、電子電器、汽車等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用受到限制,提高PLA的熱穩(wěn)定和阻燃性具有重要意義。近些年來,納米技術(shù)在材料中的被廣泛的應(yīng)用,作為納米一族中的多壁碳納米管(MWCNTs)因其優(yōu)異的力學性能、電學性能和熱學性能,受到材料領(lǐng)域的關(guān)注,是一種理想的聚合物改性劑。本文首先將MWCNTs經(jīng)濃硫酸和濃硝酸混合強酸氧化浸泡處理得酸化MWCNTs(f-MWCNTs); f-MWCNTs與氯化亞砜(SOCl2)反應(yīng)得酰氯化MWCNTs(COCl-MWCNTs); COCl-MWCNTs與9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)的衍生物進行接枝反應(yīng)得到表面功能化MWCNTs(f-MWCNTs-DH)。以聚乳酸(PLA)為基體,分別以改性前MWCNTs(p-MWCNTs、f-MWCNTs和f-MWCNTs-DH為改性劑,經(jīng)熔融共混制備一系列PLA納米復(fù)合材料。利用紅外光譜儀(FITR).透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重分析儀(TGA)、紫外-可見分光光度儀、激光納米粒度儀、萬能電子拉力機、旋轉(zhuǎn)流變儀和微型燃燒量熱計(MCC)等,表征改性前后MWCNTs的結(jié)構(gòu)和表面形貌,估算DOPO衍生物在MWCNTs表面的相對接枝率,研究改性前后MWCNTs在乙醇中的粒徑和分散穩(wěn)定性,測定改性MWCNTs對PLA力學性能、熱穩(wěn)定性、阻燃性能和流變性能的影響。運用Halpin-Tsai方程對PLA納米復(fù)合材料的力學性能進行了模型評價。結(jié)果表明：(1) MWCNTs經(jīng)混合強酸氧化后表面出現(xiàn)羧基；DOPO衍生物在MWCNTs上的相對接枝率為51%; p-MWCNTs、f-MWCNTs和f-MWCNTs-DH的粒徑分別12147.6nm、176.1 nm和352.3 nm,改性后的MWCNTs在在無水乙醇中具有良好的分散穩(wěn)定性。(2)改性MWCNTs可顯著提高聚乳酸的力學性能,f-MWCNTs-DH改性效果最好。當f-MWCNTs-DH添加量為0.1%時,復(fù)合材料的力學性能最優(yōu)。復(fù)合材料的缺口沖擊強度為16.9 kJ／m2,較純PLA提高了32.6%。(3) Halpin-Tsai模型可用于評價f-MWCNTs-DH在PLA基體中的分散效果和預(yù)測復(fù)合材料的彈性模量。通過效率系數(shù)和方向系數(shù)校正,能較好擬合復(fù)合材料的彈性模量,預(yù)測復(fù)合材料中f-MWCNTs-DH的最佳用量,結(jié)合復(fù)合材料熱穩(wěn)定性和燃燒性能,為優(yōu)化復(fù)合材料的配方、組成提供理論依據(jù)。(4) f-MWCNTs-DH能大幅提升PLA的熱穩(wěn)定性,提升材料的LOI到22,降低其燃燒時的熱釋放速率,從而改善阻燃性能。隨f-MWCNTs-DH含量增加,復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性提高,在f-MWCNTs-DH添加量為0.1%時。熱釋放速率最低,說明PLA基體中形成良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),抑制燃燒,提高阻燃性。
【關(guān)鍵詞】：聚乳酸 碳納米管改性 形貌 性能 阻燃 Halpin-Tsai模型
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ314.248
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 前言9-22
• 1.1 聚乳酸(PLA)概述9-10
• 1.1.1 PLA的發(fā)展歷史9
• 1.1.2 PLA的基本性質(zhì)9
• 1.1.3 PLA的性能9-10
• 1.1.4 PLA的應(yīng)用10
• 1.2 納米材料10-11
• 1.2.1 納米材料概述10
• 1.2.2 納米材料的制備方法10-11
• 1.2.3 納米材料的阻燃體系11
• 1.3 碳納米管(CNTs)的概述11-15
• 1.3.1 CNTs的結(jié)構(gòu)11-12
• 1.3.2 CNTs的分類12
• 1.3.3 CNTs的性能12-13
• 1.3.4 CNTs的改性13-14
• 1.3.5 CNTs的應(yīng)用14-15
• 1.4 阻燃劑的概述15-18
• 1.4.1 阻燃劑的分類15-16
• 1.4.2 阻燃劑的發(fā)展趨勢16-17
• 1.4.3 阻燃劑的阻燃機理17-18
• 1.5 9 10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(DOPO)及其衍生物18-19
• 1.5.1 DOPO簡介18
• 1.5.2 DOPO及其衍生物阻燃聚合物研究進展18-19
• 1.6 PLA納米復(fù)合材料19-21
• 1.6.1 PLA納米復(fù)合材料共混方法19-20
• 1.6.2 PLA納米復(fù)合材料的研究進展20
• 1.6.3 PLA納米復(fù)合材料的協(xié)同作用20-21
• 1.7 課題的研究目的與意義21
• 1.8 課題的主要內(nèi)容21-22
• 2 材料與方法22-30
• 2.1 實驗原料22
• 2.2 實驗儀器22-23
• 2.3 樣品制備23-25
• 2.3.1 原料預(yù)處理23
• 2.3.2 p-MWCNTs的氧化和酰氯化23
• 2.3.3 DOPO衍生物合成23
• 2.3.4 f-MWCNTs-DH的制備23-24
• 2.3.5 PLA復(fù)合材料的制備24-25
• 2.4 測試與表征25-30
• 2.4.1 紅外光譜(FTIR)測試25
• 2.4.2 透射電鏡(TEM)測試25
• 2.4.3 掃描電子顯微鏡(SEM)分析25
• 2.4.4 紫外可見分光光度儀測試25-26
• 2.4.5 粒徑測試26
• 2.4.6 力學性能測試26-27
• 2.4.7 熱重分析測試27-28
• 2.4.8 氧指數(shù)性能測試28
• 2.4.9 阻燃性能測試28-30
• 3 結(jié)果與討論30-49
• 3.1 MWCNTs改性結(jié)果分析30-36
• 3.1.1 紅外光譜分析30-31
• 3.1.2 微觀形貌31-32
• 3.1.3 熱失重分析32-33
• 3.1.4 SEM分析33-34
• 3.1.5 沉降實驗34
• 3.1.6 吸光度34-35
• 3.1.7 粒徑分析35-36
• 3.2. PLA納米復(fù)合材料的力學性能分析36-39
• 3.2.1 缺口沖擊強度36-37
• 3.2.2 拉伸強度37
• 3.2.3 彈性模量37-38
• 3.2.4 彎曲強度38-39
• 3.2.5 彎曲模量39
• 3.3 Halpin-Tsai力學模型的評價39-43
• 3.3.1 理想Halpin-Tsai模型39-41
• 3.3.2 有效ξ值預(yù)測41-42
• 3.3.3 Halpin-Tsai方程的α、η修正42-43
• 3.4 PLA納米復(fù)合材料的阻燃性能與熱穩(wěn)定性分析43-49
• 3.4.1 MCC測試43-45
• 3.4.2 LOI分析45-46
• 3.4.3 殘?zhí)啃蚊?/span>46
• 3.4.4 熱失重測試46-49
• 4 結(jié)論49-50
• 5 展望50-51
• 6 參考文獻51-57
• 7 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文情況57-58
• 8 致謝58

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐維正;日本阻燃劑需求將穩(wěn)步增長[J];江蘇化工;2000年04期

2 陳國權(quán);阻燃劑聯(lián)合研究協(xié)議[J];金山油化纖;2000年01期

3 章庚柱,劉茂春,安秋娥,李宏年;我國阻燃劑的種類及應(yīng)用概況[J];精細與專用化學品;2000年20期

4 QHH;再生性好的硅系阻燃劑[J];現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用;2000年01期

5 徐曉楠;我國阻燃劑發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題分析研究[J];消防科學與技術(shù);2000年04期

6 茅惠萍;塑料用阻燃劑技術(shù)發(fā)展方向[J];中國氯堿;2000年10期

7 秦華軍,張立新;阻燃劑的現(xiàn)狀與展望[J];華北工學院學報;2001年02期

8 梁誠;我國阻燃劑生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];化工新型材料;2001年08期

9 孫培現(xiàn);阻燃劑的現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J];海湖鹽與化工;2001年02期

10 李宗瑞;阻燃劑利弊分析[J];消防技術(shù)與產(chǎn)品信息;2001年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周政懋;;國內(nèi)外阻燃劑現(xiàn)狀及進展[A];銅牛杯第九屆功能性紡織品及納米技術(shù)研討會論文集[C];2009年

2 陳榮圻;;現(xiàn)用阻燃劑的安全評估和綠色阻燃劑的最新開發(fā)[A];第一屆廣東紡織助劑行業(yè)年會論文集[C];2009年

3 齊虹;張鳳;馬萬里;李一凡;;中國室內(nèi)灰塵中鹵代阻燃劑的殘留特征研究[A];持久性有機污染物論壇2011暨第六屆持久性有機污染物全國學術(shù)研討會論文集[C];2011年

4 張清輝;鄒勇;鄭水林;李楊;;阻燃劑加工技術(shù)及研究現(xiàn)狀[A];第八屆全國非金屬礦加工利用技術(shù)交流會論文專輯[C];2004年

5 楊勤;張健;張淑英;;幾類阻燃劑的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢[A];中國化學會第二十五屆學術(shù)年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

6 李英;;我國阻燃劑的應(yīng)用技術(shù)及發(fā)展動向[A];2006全國阻燃學術(shù)年會論文集[C];2006年

7 曾能;陳玉坤;楊第倫;李宗葆;徐松林;;國內(nèi)外阻燃劑應(yīng)用情況概述以及氫氧化鎂阻燃劑[A];2008年中國鎂鹽行業(yè)年會暨節(jié)能減排新技術(shù)推介會專輯[C];2008年

8 趙發(fā)祥;羅月琴;蘇克曼;潘鐵英;;溴類阻燃劑單體的結(jié)構(gòu)分析[A];第七屆全國波譜學學術(shù)會議論文摘要集[C];1992年

9 張云剛;權(quán)玉棟;;磷酸酯阻燃劑市場現(xiàn)狀分析及展望[A];2013年全國阻燃學術(shù)年會會議論文集[C];2013年

10 韓頌青;;阻燃劑相關(guān)監(jiān)管法規(guī)進展及阻燃劑環(huán)境友好的科學評估[A];2014年全國阻燃學術(shù)年會會議論文集[C];2014年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 彭麗;塑料阻燃劑業(yè)呼吁國家統(tǒng)一標準[N];中國化工報;2003年

2 王雄偉;全球阻燃劑市場今年全面漲價[N];中國化工報;2004年

3 何文;全球阻燃劑需求將高速增長[N];中國化工報;2005年

4 中化工;阻燃劑漲價浪潮席卷全球[N];民營經(jīng)濟報;2005年

5 ;阻燃劑市場暢通無阻[N];中國有色金屬報;2002年

6 上海紡織職工大學 陳榮圻;讓阻燃劑更環(huán)保[N];中國紡織報;2007年

7 趙曉;阻燃劑能否邁過無鹵這道坎[N];中國環(huán)境報;2006年

8 劉方斌邋徐紅;發(fā)展低煙無毒阻燃劑迫在眉睫[N];中國化工報;2007年

9 記者 張釵;雅保南京阻燃劑廠第二季度投產(chǎn)[N];中國化工報;2008年

10 龐曉華;亞太引領(lǐng)全球阻燃劑需求快增[N];中國化工報;2008年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 展召順;次磷酸鋁阻燃協(xié)效體系對PA66性能及機理研究[D];東北林業(yè)大學;2015年

2 喻國敏;含磷阻燃劑的合成及其熱物理性質(zhì)研究[D];北京理工大學;2015年

3 孫軍;新型無鹵阻燃聚酰胺纖維、織物的研究[D];北京化工大學;2015年

4 丁錦建;典型有機磷阻燃劑人體暴露途徑與蓄積特征研究[D];浙江大學;2016年

5 余彬;基于磷氮體系阻燃環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的設(shè)計、制備與性能研究[D];中國科學技術(shù)大學;2016年

6 閆莉;聚合磷酸酯阻燃劑的合成及阻燃性能研究[D];大連理工大學;2009年

7 王新龍;有機磷阻燃劑的合成、表征及應(yīng)用研究[D];南京理工大學;2002年

8 孫才英;螺環(huán)磷酸芳酯阻燃劑的合成、表征及其在聚烯烴中的應(yīng)用[D];東北林業(yè)大學;2007年

9 胡爽;磷硅雜化與含磷殼聚糖阻燃劑的制備及其阻燃聚合物的性能和機理研究[D];中國科學技術(shù)大學;2012年

10 肖娜;復(fù)合阻燃劑抑制紙張纖維熱衰變機理研究[D];北京林業(yè)大學;2015年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 湯俊杰;新型含氮氧雜膦菲阻燃劑的合成與應(yīng)用研究[D];西南科技大學;2009年

2 李麗;反應(yīng)型P系列阻燃劑的合成及應(yīng)用研究[D];南京師范大學;2005年

3 龍衡;三嗪阻燃劑的合成及其應(yīng)用[D];南京理工大學;2008年

4 紀孝熹;新型有機次膦阻燃劑的合成及應(yīng)用研究[D];蘇州科技學院;2011年

5 陳叢妍;基于P-H鍵的反應(yīng)性合成有機磷、氮阻燃劑及對聚氨酯阻燃改性研究[D];內(nèi)蒙古大學;2015年

6 武翠翠;長鏈磷腈衍生物的合成及其在PP和EVA中的阻燃研究[D];河北大學;2015年

7 賴偉斌;阻燃天然橡膠的研究[D];華南理工大學;2015年

8 趙s，

本文編號：1114251