含磷、硼、钛元素的坡缕石复合型阻燃剂的制备及阻燃EVA和EP复合材料性能的研究

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dawulitao
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随着现代工业技术的发展,我们的生产生活与高分子材料变得越来越密不可分。但是,高分子材料容易燃烧的性质严重的限制了它的应用范围。因此,提高高分子材料的阻燃性,势在必行。考虑到添加传统阻燃剂对环境的影响,人们倾向于生产绿色环保的阻燃剂,由于金属氢氧化物和硅酸盐具有良好的阻燃效果和经济效益,从而受到人们的青睐。单独使用硅酸盐材料做为阻燃剂,阻燃效果不太理想。如果要达到UL-94,V-0的燃烧级别,硅酸盐的添加量要达到50%以上,严重影响了阻燃剂与高分子材料的相容性,并且复合材料的力学性能会大打折扣。所以目前很多研究者专注于以硅酸盐材料为基体,一方面通过复合制备提高其阻燃性。另一方面通过对硅酸盐材料进行有机改性,提高复合材料的力学性能。鉴于此,本文论述了利用坡缕石的吸附性,对坡缕石进行复合以制备高性能的阻燃剂,进一步对复合制备的阻燃剂进行有机改性,以增强其与高分子材料的相容性。本论文主要研究内容如下:1.采用沉淀的方法将次磷酸铝(AlHP)沉淀到坡缕石表面,制得了PGS-AlHP,通过邻苯二甲酸酐和十八胺开环制得邻羧基苯甲酰胺;再通过其与PGS-AlHP中的羟基发生酸碱中和反应将酰胺成功接枝到PGS-AlHP,制得了有机-无机杂化的阻燃剂N@PGS-AlHP,通过FT-IR、SEM、TEM、XRD、TG、LOI、CCT等表征方法对N@PGS-AlHP的结构、形貌及阻燃性能做了详细地表征。通过测试EVA/N@PGS-AlHP/EG复合材料的阻燃性,表明用此法制备的阻燃剂不但提高了EVA复合材料的阻燃性,而且提高了它们的相容性。机理表明,N@PGS-AlHP在燃烧过程中产生的PO·、PO2·猝灭H·、HO·从而使反应终止;通过与EG之间的协同作用,提高材料与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)的阻燃性。2.利用坡缕石本身具有比较大的表面积和良好的吸附性的特点,采用沉淀的方法将硼酸锌(ZB)成功沉淀到坡缕石表面,制得复合型阻燃剂PGS-ZB,然后再将十二胺接枝到PGS-ZB,得到PGS@ZB-N。通过详细的表征和测试,结果表明PGS@ZB-N的加入不但增强了EVA复合材料的阻燃性,而且提高了高分子材料的相容性。热重结果显示含硼阻燃剂的热稳定性要优于前部分中的含磷阻燃剂,机理表明硼元素在燃烧过程生成的B2O3玻璃涂层,能促进EG形成致密的碳层,隔绝空气而阻燃,并能阻止热量和烟的释放。整个过程中主要通过固相机理阻燃EVA复合材料。3.本部分工作在前期的工作基础上引入了新型阻燃元素Ti,首先通过热溶剂法制得了PGS@Ti,通过调节pH的方法与P-C3N4复合最终制得三元杂化物P-g-C3N4@PGS-Ti。复合材料的制备中,摒弃了传统的机械混炼技术,采用固化技术,将阻燃剂均匀的分散在环氧树脂中。当向环氧树脂中加入5%的P-g-C3N4@PGS-Ti时,PHRR降低了36%。机理表明,PGS、TiO2和引入的磷元素之间的协同作用促进了复合材料表面高质量炭层形成。
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