發(fā)布時(shí)間：2017-08-01 04:32

  本文關(guān)鍵詞：共沉淀法制備赤泥基水滑石及其EVA復(fù)合材料的界面特性、阻燃與力學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 赤泥 水滑石 共沉淀 改性 阻燃性能 力學(xué)性能

【摘要】：基于鹽酸活化后的氧化鋁工業(yè)固體廢棄物拜耳赤泥,采用共沉淀法制備了Mg/Al/Fe-CO_3 LDHs、Zn/Al/Fe-CO_3 LDHs和Mg/Al/Fe-BO_3 LDHs三類水滑石;隨后選取陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉(SDS)和硅烷偶聯(lián)劑KH-550兩種改性劑對(duì)Mg/Al/Fe-CO_3 LDH-B進(jìn)行了改性處理,并運(yùn)用XRD、FT-IR、SEM、TGA和活化指數(shù)等測(cè)試方法對(duì)LDHs的結(jié)構(gòu)性能、改性效果和改性劑用量等進(jìn)行了表征測(cè)試。采用熔融共混的方式制備了與合成水滑石相應(yīng)的EVA/LDHs復(fù)合材料,并采用極限氧指數(shù)(LOI)、錐形量熱儀(CCT)、煙密度測(cè)試(SDT)、熱失重-傅立葉變換紅外光譜聯(lián)用儀(TG-FTIR)等手段對(duì)EVA/LDHs復(fù)合材料的燃燒、抑煙以及熱分解性能進(jìn)行了測(cè)試分析,采用掃描電鏡(SEM)、活性指數(shù)、拉伸測(cè)試等方法對(duì)其界面特性、力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)XRD的測(cè)試結(jié)果證實(shí),拜耳赤泥經(jīng)過(guò)鹽酸活化預(yù)處理后,添加不同比例的Mg2+和Zn2+,采用共沉淀法,通過(guò)導(dǎo)入碳酸根陰離子,可以成功制備出結(jié)晶度高、晶型良好的水滑石;合成的EVA/LDHs復(fù)合材料具有良好的阻燃和熱穩(wěn)定性能,復(fù)合材料的LOI值較EVA有顯著提升,部分樣品的LOI值超過(guò)了29%,熱釋放速率、總熱釋放等參數(shù)均有大幅降低,其中添加了50%Mg/Al/Fe-LDH-B的ELDH2樣品的熱釋放速率峰值(PHRR)僅為199.2 kW/m2,總熱釋放(THR)僅為110.7 MJ/m2;比EVA的峰值熱釋放速率(1694.8 kW/m2)和總熱釋放(179.4MJ/m2)下降顯著,而且復(fù)合材料還表現(xiàn)出良好的抑煙效果,同樣是ELDH2樣品,點(diǎn)火狀態(tài)下,光通量在測(cè)試時(shí)間內(nèi)一直大于90%;此外,TGA測(cè)試結(jié)果顯示,水滑石在高溫時(shí)有助于復(fù)合材料熱穩(wěn)定性的提高,但是在低溫時(shí)加快了EVA的脫羧過(guò)程。(2)XRD和FT-IR的測(cè)試結(jié)果表明,硼酸根成功的插入水滑石層板,合成了晶型良好的硼酸根插層水滑石;阻燃測(cè)試表明EVA/BO_3-LDHs復(fù)合材料具有較好的阻燃抑煙性能,其中EBLDH3復(fù)合材料的阻燃抑煙性能最佳,其LOI值為27.3%,PHRR可降低至238.4 kW/m2,光通量始終在70%以上;TGA測(cè)試說(shuō)明硼酸根的插入可使得水滑石的熱穩(wěn)定性有所提升。(3)XRD、FT-IR、SEM和接觸角測(cè)試說(shuō)明SDS對(duì)水滑石插層改性和KH-550的表面改性均取得了成功,SDS陰離子插層進(jìn)入了水滑石的層間,改變了水滑石的晶體結(jié)構(gòu),而KH-550表面改性只是附著在水滑石表面;多種測(cè)試手段表明KH-550的最佳用量為3%,改性后的水滑石由親水性轉(zhuǎn)變成疏水性;阻燃測(cè)試結(jié)果表明,改性后EVA/LDHs復(fù)合材料的阻燃、抑煙及熱降解穩(wěn)定性均得到一定的提高。力學(xué)拉伸性能結(jié)果表明,SDS插層改性能顯著提升復(fù)合材料的斷裂伸長(zhǎng)率,EVA/LDH-SDS的斷裂伸長(zhǎng)率值由改性前EVA/LDH-CO_3的37.5%增加到223.4%;KH-550對(duì)LDHs的表面改性既可以提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度,又能提高復(fù)合體系的斷裂伸長(zhǎng)率,EVA/LDHSSi-3的拉伸強(qiáng)度由EVA/LDH-CO_3的6.3 MPa提升到9.8 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率則提升到426.7%,有機(jī)改性可以極大的改善赤泥基水滑石在EVA基體中的分散性和相容性,從而改善復(fù)合材料的阻燃及力學(xué)性能。(4)基于鹽酸活化后拜耳赤泥,采用共沉淀法制備出的水滑石以及通過(guò)改性處理后的改性水滑石均可以作為阻燃添加劑應(yīng)用于EVA,復(fù)合材料良好的阻燃抑煙、熱分解及力學(xué)性能,為赤泥基水滑石的合成提供了新的研究思路,拓展了赤泥基水滑石相關(guān)研究領(lǐng)域。
【關(guān)鍵詞】：赤泥 水滑石 共沉淀 改性 阻燃性能 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33;X781
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 文獻(xiàn)綜述10-21
• 1.1 赤泥概述10-14
• 1.1.1 赤泥現(xiàn)狀10
• 1.1.2 赤泥的危害10-11
• 1.1.3 赤泥的綜合利用現(xiàn)狀11-12
• 1.1.4 赤泥綜合利用中存在的問(wèn)題12-13
• 1.1.5 赤泥用作阻燃劑13-14
• 1.2 水滑石概述14-17
• 1.2.1 水滑石的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)14-15
• 1.2.2 水滑石的合成方法15-16
• 1.2.3 水滑石在阻燃聚合物中的應(yīng)用研究16-17
• 1.3 水滑石的改性17-19
• 1.3.1 無(wú)機(jī)物改性水滑石17
• 1.3.2 有機(jī)物改性水滑石17-19
• 1.4 EVA/LDHs阻燃體系研究現(xiàn)狀19
• 1.5 研究?jī)?nèi)容和意義19-21
• 1.5.1 研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.5.2 研究意義20-21
• 2 赤泥基水滑石的制備及其阻燃性能研究21-54
• 2.1 引言21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分21-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器21-22
• 2.2.2 水滑石的制備22-24
• 2.2.3 EVA/阻燃劑復(fù)合材料的制備24-25
• 2.2.4 水滑石的表征25
• 2.2.5 EVA/LDHs復(fù)合材料分析測(cè)試25-26
• 2.3 測(cè)試結(jié)果與分析討論26-52
• 2.3.1 水滑石的測(cè)試結(jié)果與分析26-33
• 2.3.2 EVA/阻燃劑復(fù)合材料的測(cè)試結(jié)果分析33-52
• 2.4 本章小結(jié)52-54
• 3 硼酸根插層赤泥基水滑石的制備及其阻燃性能研究54-69
• 3.1 引言54
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分54-55
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器54
• 3.2.2 共沉淀法合成Mg/Al/Fe-BO_3 LDHs54-55
• 3.2.3 EVA/BO_3-LDHs復(fù)合材料的制備55
• 3.2.4 Mg/Al/Fe-BO_3 LDHs的表征55
• 3.2.5 EVA/LDHs復(fù)合材料的分析測(cè)試55
• 3.3 測(cè)試結(jié)果與分析討論55-68
• 3.3.1 Mg/Al/Fe-BO_3 LDHs的測(cè)試結(jié)果及分析55-58
• 3.3.2 EVA/BO_3-LDHs復(fù)合材料的燃燒性能測(cè)試58-62
• 3.3.3 EVA/BO_3-LDHs復(fù)合材料的抑煙性能測(cè)試62-65
• 3.3.4 EVA/BO_3-LDHs復(fù)合材料的熱分解性能測(cè)試65-68
• 3.4 本章小結(jié)68-69
• 4 LDHs改性對(duì)EVA/LDHs力學(xué)和阻燃性能影響探究69-98
• 4.1 引言69-70
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分70-72
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器70
• 4.2.2 水滑石的制備70-71
• 4.2.3 LDHs的表征方法71
• 4.2.4 EVA/LDHs復(fù)合材料的制備71-72
• 4.2.5 EVA/LDHs復(fù)合材料的測(cè)試72
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果72-96
• 4.3.1 水滑石測(cè)試結(jié)果72-81
• 4.3.2 EVA/LDHs復(fù)合材料的測(cè)試結(jié)果分析81-96
• 4.4 本章小結(jié)96-98
• 結(jié)論98-100
• 參考文獻(xiàn)100-115
• 致謝115-116
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)任務(wù)完成目錄116-117

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本文編號(hào)：602545