聚合物/二氧化硅纳米复合材料热稳定性和阻燃性能的研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hellogph
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本论文采用向纳米二氧化硅表面接枝含磷功能助剂的方法,制备了功能纳米二氧化硅粒子,以聚丙烯和聚碳酸酯为基体,主要开展了聚合物/二氧化硅纳米复合材料热稳定性和阻燃性能的研究。以硅烷偶联剂为桥联,将磷杂菲化合物(DOPO)化学接枝到纳米二氧化硅表面,研究了表面接枝DOPO的纳米二氧化硅对聚合物热稳定性和阻燃性能的影响,提出了表面接枝DOPO的纳米二氧化硅提高聚合物热稳定性和阻燃性能的机理。本研究工作为纳米材料的功能化发展提出一条新思路,提出了一种改进聚合物纳米复合材料热稳定性和阻燃性能的新方法,对于聚合物/二氧化硅纳米复合材料的制备、性能及应用具有一定的指导意义。   1.以硅烷偶联剂为桥联,将DOPO化学接枝到纳米二氧化硅表面,制备出表面接枝DOPO的纳米二氧化硅,并对其结构进行了系统表征。结果表明:DOPO成功化学接枝到纳米二氧化硅表面,所得的表面接枝DOPO的纳米二氧化硅在热降解过程中释放的磷氧自由基可以捕获聚合物燃烧时产生的活泼基团,有助于提高聚合物的热稳定性和阻燃性能。   2.以聚丙烯作为基体,通过熔融共混法制备了聚丙烯/表面接枝DOPO纳米二氧化硅复合材料,研究了表面接枝DOPO的纳米二氧化硅对聚丙烯的热稳定性和抗热氧老化性能的影响。结果表明:表面接枝DOPO的纳米二氧化硅可以显著提高材料的热稳定性,改变聚丙烯的热降解动力学,促进材料降解过程中的交联,从而提高纳米复合材料的降解活化能和耐热氧老化性能。   3.以聚丙烯和聚碳酸酯作为基体,通过熔融共混法制备了聚合物/表面接枝DOPO纳米二氧化硅复合材料,研究了表面接枝DOPO的纳米二氧化硅对膨胀型阻燃体系相容性、热稳定性、流变性、成炭性能的影响。结果表明:表面接枝DOPO的纳米二氧化硅可以提高材料的热稳定性,降低了材料降解时小分子的生成速率;促进材料交联,提高材料的最终的残炭率;增加熔体的黏度,抑制了小分子的扩散逸出,最终生成闭孔炭层,从而提高了材料的阻燃性能。分析纳米粒子在基体中的分散性,发现纳米二氧化硅表面接枝DOPO后,粒子与基体的相容性得以改善,粒子在基体中的分散性提高,复合材料的力学性能提高。
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