發(fā)布時間：2017-11-01 07:45

  本文關鍵詞：包覆紅磷的制備及其在木塑復合材料中的阻燃研究

  更多相關文章： 包覆紅磷 木塑復合材料 阻燃 協(xié)同效應 活化能

【摘要】：本論文以氫氧化鎂和聚乙烯(PE)為囊材,紅磷為囊心,通過沉淀法制備了無機包覆紅磷(IERP)和有機-無機雙層包覆紅磷(OIERP)阻燃劑。通過對合成工藝參數(shù)的優(yōu)化,確定了無機包覆紅磷合成的最優(yōu)工藝條件,并將其應用于木塑復合材料中,考察兩種包覆紅磷阻燃劑對木塑復合材料的阻燃性能和力學性能的影響。運用熱分析討論木塑復合材料的熱分解特性,通過單一升溫速率法,計算材料的活化能,并通過加入阻燃劑后活化能的變化規(guī)律研究包覆紅磷阻燃劑的阻燃機理。本論文主要研究結果如下：(1)通過直接沉淀法制備無機包覆紅磷,利用單因素實驗和正交實驗確定無機包覆紅磷制備的最優(yōu)工藝條件：反應溫度80℃,攪拌速度300r/min,氫氧化鈉溶液濃度1mol/L,微膠囊紅磷中氫氧化鎂的比例30%。(2)利用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜儀(XPS)、熱重分析(TG)、傅里葉紅外(FT-IR)等分析手段對兩種包覆紅磷阻燃劑的性能進行表征。結果表明,紅磷表面被氫氧化鎂和PE很好地包裹,顏色變淺,IERP和OIERP的包覆率分別為81.5%和91.4%,同時其吸濕率分別為2.5%和1.4%,抗氧化性分別為0.56 mg/(g·h)和0.16mmg/(g·h),相比于紅磷的吸濕率(10.6%)和抗氧化性(8.24 mg/(g·h))均得到明顯改善,無機包覆紅磷阻燃劑在340～540℃范圍內的失重率明顯高于紅磷約60%,其殘?zhí)苛勘燃t磷高34%左右。(3)將兩種包覆紅磷阻燃劑應用于木塑復合材料中,通過氧指數(shù)和垂直燃燒性能測試得到,木塑復合材料的氧指數(shù)隨包覆紅磷添加量的增加而增大,分別添加8%IERP和10%OIERP到木塑復合材料中,都能達到UL94 V-0級,表明氫氧化鎂和紅磷發(fā)揮了較好地阻燃作用,同時二者也可能具有協(xié)同效應。但木塑復合材料的拉伸強度、斷裂伸長率和彎曲強度均隨包覆紅磷添加量的增加而降低。(4)木塑復合材料的熱解主要分為三個失重階段：第一失重階段(220～380℃),第二失重階段(420～530℃),第三失重階段(630～700℃),前兩個階段熱解對應的活化能分別為37.3kJ/mol和69.8kJ/mol。加入無機包覆紅磷阻燃劑的復合材料熱解對應的活化能分別為37.5kJ/mol和53.4kJ/mol。阻燃劑的加入,使木塑復合材料在熱解的第二失重階段的活化能降低。
【關鍵詞】：包覆紅磷 木塑復合材料 阻燃 協(xié)同效應 活化能
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ314.248;TB332
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 引言16
• 1.2 木塑復合材料的概述16
• 1.3 木塑復合材料的阻燃研究16-18
• 1.3.1 木塑復合材料阻燃的必要性17
• 1.3.2 木塑復合材料阻燃研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.3 木塑復合材料阻燃處理發(fā)展趨勢18
• 1.4 紅磷阻燃劑的研究18-21
• 1.4.1 微膠囊技術18-19
• 1.4.2 紅磷阻燃劑19-20
• 1.4.3 紅磷阻燃劑的微膠囊化20
• 1.4.4 國內外微膠囊紅磷阻燃劑的研究進展20-21
• 1.5 燃燒性能測試方法21-22
• 1.6 論文選題意義及主要研究內容22-24
• 第二章 微膠囊紅磷阻燃劑的制備24-32
• 2.1 引言24
• 2.2 實驗部分24-26
• 2.2.1 實驗原料24
• 2.2.2 實驗儀器24-25
• 2.2.3 無機包覆紅磷阻燃劑的制備25
• 2.2.4 有機-無機雙層包覆紅磷阻燃劑的制備25
• 2.2.5 兩種微膠囊化紅磷阻燃劑的測試25-26
• 2.3 結果與討論26-30
• 2.3.1 掃描電鏡分析26
• 2.3.2 透射電鏡分析26-27
• 2.3.3 XPS分析27-28
• 2.3.4 吸濕性測試28-29
• 2.3.5 抗氧化性測試29
• 2.3.6 熱重分析29-30
• 2.3.7 紅外分析30
• 2.4 小結30-32
• 第三章 微膠囊紅磷阻燃劑的合成工藝研究32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 實驗設計32-34
• 3.2.1 制備工藝流程32-33
• 3.2.2 工藝條件對包覆率的影響33-34
• 3.3 結果與討論34-37
• 3.3.1 pH對包覆率的影響34-35
• 3.3.2 反應溫度對包覆率的影響35
• 3.3.3 攪拌速度對對包覆率的影響35-36
• 3.3.4 氫氧化鈉溶液濃度對包覆率的影響36
• 3.3.5 囊材比例對包覆率的影響36-37
• 3.4 正交實驗37-40
• 3.4.1 實驗設計37
• 3.4.2 結果與分析37-40
• 3.4.3 較適宜工藝條件下的重復實驗40
• 3.5 小結40-41
• 第四章 微膠囊紅磷阻燃木塑復合材料的研究41-52
• 4.1 引言41
• 4.2 實驗部分41-44
• 4.2.1 實驗原料41
• 4.2.2 實驗儀器41-42
• 4.2.3 阻燃型木塑復合材料的制備42-43
• 4.2.4 阻燃型木塑復合材料的性能測試及表征43-44
• 4.3 結果與討論44-51
• 4.3.1 包覆紅磷添加量對木塑復合材料阻燃性能的影響44-46
• 4.3.2 包覆紅磷添加量對木塑復合材料力學性能的影響46-48
• 4.3.3 熱重分析48-49
• 4.3.4 紅外分析49-50
• 4.3.5 燃燒殘余物對比分析50-51
• 4.4 小結51-52
• 第五章 阻燃型木塑復合材料的熱降解行為研究52-60
• 5.1 引言52
• 5.2 實驗部分52
• 5.2.1 實驗樣品52
• 5.2.2 實驗樣品的處理52
• 5.2.3 實驗儀器和實驗條件52
• 5.3 結果與討論52-59
• 5.3.1 熱解分析52-55
• 5.3.2 熱解活化能分析55-58
• 5.3.3 包覆紅磷對木塑復合材料的阻燃作用58-59
• 5.4 小結59-60
• 第六章 結論與展望60-62
• 6.1 結論60-61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況66

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