包覆红磷的制备及其在木塑复合材料中的阻燃研究
本文关键词:包覆红磷的制备及其在木塑复合材料中的阻燃研究
更多相关文章: 包覆红磷 木塑复合材料 阻燃 协同效应 活化能
【摘要】:本论文以氢氧化镁和聚乙烯(PE)为囊材,红磷为囊心,通过沉淀法制备了无机包覆红磷(IERP)和有机-无机双层包覆红磷(OIERP)阻燃剂。通过对合成工艺参数的优化,确定了无机包覆红磷合成的最优工艺条件,并将其应用于木塑复合材料中,考察两种包覆红磷阻燃剂对木塑复合材料的阻燃性能和力学性能的影响。运用热分析讨论木塑复合材料的热分解特性,通过单一升温速率法,计算材料的活化能,并通过加入阻燃剂后活化能的变化规律研究包覆红磷阻燃剂的阻燃机理。本论文主要研究结果如下:(1)通过直接沉淀法制备无机包覆红磷,利用单因素实验和正交实验确定无机包覆红磷制备的最优工艺条件:反应温度80℃,搅拌速度300r/min,氢氧化钠溶液浓度1mol/L,微胶囊红磷中氢氧化镁的比例30%。(2)利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、热重分析(TG)、傅里叶红外(FT-IR)等分析手段对两种包覆红磷阻燃剂的性能进行表征。结果表明,红磷表面被氢氧化镁和PE很好地包裹,颜色变浅,IERP和OIERP的包覆率分别为81.5%和91.4%,同时其吸湿率分别为2.5%和1.4%,抗氧化性分别为0.56 mg/(g·h)和0.16mmg/(g·h),相比于红磷的吸湿率(10.6%)和抗氧化性(8.24 mg/(g·h))均得到明显改善,无机包覆红磷阻燃剂在340~540℃范围内的失重率明显高于红磷约60%,其残炭量比红磷高34%左右。(3)将两种包覆红磷阻燃剂应用于木塑复合材料中,通过氧指数和垂直燃烧性能测试得到,木塑复合材料的氧指数随包覆红磷添加量的增加而增大,分别添加8%IERP和10%OIERP到木塑复合材料中,都能达到UL94 V-0级,表明氢氧化镁和红磷发挥了较好地阻燃作用,同时二者也可能具有协同效应。但木塑复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度均随包覆红磷添加量的增加而降低。(4)木塑复合材料的热解主要分为三个失重阶段:第一失重阶段(220~380℃),第二失重阶段(420~530℃),第三失重阶段(630~700℃),前两个阶段热解对应的活化能分别为37.3kJ/mol和69.8kJ/mol。加入无机包覆红磷阻燃剂的复合材料热解对应的活化能分别为37.5kJ/mol和53.4kJ/mol。阻燃剂的加入,使木塑复合材料在热解的第二失重阶段的活化能降低。
【关键词】:包覆红磷 木塑复合材料 阻燃 协同效应 活化能
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ314.248;TB332
【目录】:
- 致谢7-8
- 摘要8-9
- Abstract9-16
- 第一章 绪论16-24
- 1.1 引言16
- 1.2 木塑复合材料的概述16
- 1.3 木塑复合材料的阻燃研究16-18
- 1.3.1 木塑复合材料阻燃的必要性17
- 1.3.2 木塑复合材料阻燃研究现状17-18
- 1.3.3 木塑复合材料阻燃处理发展趋势18
- 1.4 红磷阻燃剂的研究18-21
- 1.4.1 微胶囊技术18-19
- 1.4.2 红磷阻燃剂19-20
- 1.4.3 红磷阻燃剂的微胶囊化20
- 1.4.4 国内外微胶囊红磷阻燃剂的研究进展20-21
- 1.5 燃烧性能测试方法21-22
- 1.6 论文选题意义及主要研究内容22-24
- 第二章 微胶囊红磷阻燃剂的制备24-32
- 2.1 引言24
- 2.2 实验部分24-26
- 2.2.1 实验原料24
- 2.2.2 实验仪器24-25
- 2.2.3 无机包覆红磷阻燃剂的制备25
- 2.2.4 有机-无机双层包覆红磷阻燃剂的制备25
- 2.2.5 两种微胶囊化红磷阻燃剂的测试25-26
- 2.3 结果与讨论26-30
- 2.3.1 扫描电镜分析26
- 2.3.2 透射电镜分析26-27
- 2.3.3 XPS分析27-28
- 2.3.4 吸湿性测试28-29
- 2.3.5 抗氧化性测试29
- 2.3.6 热重分析29-30
- 2.3.7 红外分析30
- 2.4 小结30-32
- 第三章 微胶囊红磷阻燃剂的合成工艺研究32-41
- 3.1 引言32
- 3.2 实验设计32-34
- 3.2.1 制备工艺流程32-33
- 3.2.2 工艺条件对包覆率的影响33-34
- 3.3 结果与讨论34-37
- 3.3.1 pH对包覆率的影响34-35
- 3.3.2 反应温度对包覆率的影响35
- 3.3.3 搅拌速度对对包覆率的影响35-36
- 3.3.4 氢氧化钠溶液浓度对包覆率的影响36
- 3.3.5 囊材比例对包覆率的影响36-37
- 3.4 正交实验37-40
- 3.4.1 实验设计37
- 3.4.2 结果与分析37-40
- 3.4.3 较适宜工艺条件下的重复实验40
- 3.5 小结40-41
- 第四章 微胶囊红磷阻燃木塑复合材料的研究41-52
- 4.1 引言41
- 4.2 实验部分41-44
- 4.2.1 实验原料41
- 4.2.2 实验仪器41-42
- 4.2.3 阻燃型木塑复合材料的制备42-43
- 4.2.4 阻燃型木塑复合材料的性能测试及表征43-44
- 4.3 结果与讨论44-51
- 4.3.1 包覆红磷添加量对木塑复合材料阻燃性能的影响44-46
- 4.3.2 包覆红磷添加量对木塑复合材料力学性能的影响46-48
- 4.3.3 热重分析48-49
- 4.3.4 红外分析49-50
- 4.3.5 燃烧残余物对比分析50-51
- 4.4 小结51-52
- 第五章 阻燃型木塑复合材料的热降解行为研究52-60
- 5.1 引言52
- 5.2 实验部分52
- 5.2.1 实验样品52
- 5.2.2 实验样品的处理52
- 5.2.3 实验仪器和实验条件52
- 5.3 结果与讨论52-59
- 5.3.1 热解分析52-55
- 5.3.2 热解活化能分析55-58
- 5.3.3 包覆红磷对木塑复合材料的阻燃作用58-59
- 5.4 小结59-60
- 第六章 结论与展望60-62
- 6.1 结论60-61
- 6.2 展望61-62
- 参考文献62-66
- 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况66
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑咸雅;木塑复合材料[J];塑料;2001年02期
2 郑书柏;新型绿色环保木塑复合材料在汉研制成功[J];化工环保;2003年04期
3 李金根;一种新型“代木”材料——木塑复合材料[J];安徽科技;2003年09期
4 郑书柏;新型绿色环保木塑复合材料研制成功[J];化工生产与技术;2003年02期
5 郑书柏;新型绿色环保木塑复合材料研制成功[J];化工新型材料;2003年03期
6 薛平,丁筠;木塑复合材料发展现状及前景[J];建材工业信息;2003年12期
7 唐辉,徐兴伟;基于电子束辅助固化的木塑复合材料的研究[J];中国塑料;2004年01期
8 刘瑞庭,江波,许澍华,张金斌;木塑复合材料的一步法成型技术与装备研究[J];塑料;2004年01期
9 薛平,丁筠;木塑复合材料的开发[J];中小企业科技;2004年07期
10 林铭,谢拥群,饶久平,杨庆贤,曾钦志,廖益强;木塑复合材料的研究现状及发展趋势[J];林业机械与木工设备;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 秦特夫;;木塑复合材料生产设备现状与发展[A];2009全国木材加工技术与装备发展研讨会木工机械数控新技术培训班论文集(会刊)[C];2009年
2 蔡红珍;彭思来;柏雪源;;一种新型材料—木塑复合材料[A];2005年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2005年
3 段洁利;蒋恩臣;;绿色环保木塑复合材料的技术发展与应用前景[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
4 ;新型环保型木塑复合材料[A];广东省材料研究学会部分单位会员成果汇编[C];2005年
5 刘超栋;石光;吴素萍;林少全;;秸秆木塑复合材料的制备及性能研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
6 周持兴;王鹏;郑泓;俞炜;;木塑复合材料流变行为的研究[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
7 ;甘蔗渣木塑复合材料[A];广东省材料研究学会部分单位会员成果汇编[C];2005年
8 刘嘉;;科技转化为生产力之创新产品——木塑复合材料[A];第六届全国人造板工业科技发展研讨会论文集[C];2007年
9 胡英成;;木塑复合材料力学性能的无损检测[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(9)[C];2007年
10 钟鑫;薛平;丁筠;;木塑复合材料性能研究的关键问题[A];2002年中国工程塑料加工应用技术研讨会论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 唐伟家;世界木塑复合材料发展势头强劲[N];中国化工报;2003年
2 赵引德 宁学敏;木塑复合材料顺应循环经济[N];中国化工报;2005年
3 文君;木塑复合材料:用途广泛的新型环保材料[N];中国建材报;2004年
4 刘国信;木塑复合材料:用途广泛的新型环保产品[N];经理日报;2003年
5 王庆;木塑复合材料的发展与应用[N];现代物流报;2008年
6 中国资源综合利用协会木塑/复合材料专业委员会副主任 刘嘉;木塑复合材料发展前景广阔[N];中国建材报;2008年
7 晓刚;北京国际木塑复合材料高层论坛吸引国际目光[N];中国建材报;2008年
8 中国林业科学研究院木材工业研究所研究员、国家木塑领域首席专家 秦特夫;木塑复合材料发展中的问题与任务[N];中国建材报;2008年
9 记者 王屹立;我省牵头修订木塑复合材料国标[N];河南日报;2008年
10 中国资源综合利用协会木塑复合材料专委会秘书长 刘嘉;我国木塑复合材料产业现状[N];中国建材报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李东方;聚乙烯木塑复合材料性能影响因子与界面特性研究[D];北京林业大学;2013年
2 巫国富;基于壳聚糖改性杨木粉/HDPE复合材料制备与性能研究[D];东北林业大学;2015年
3 孙理超;木塑复合材料的热降解和分层阻燃性能研究[D];东北林业大学;2016年
4 王正;木塑复合材料界面特性及其影响因子的研究[D];中国林业科学研究院;2001年
5 黄润州;芯—表结构木塑复合材料机械性能与热膨胀性能的研究[D];南京林业大学;2012年
6 岑兰;腰果酚缩水甘油醚共聚物的合成及其对木塑复合材料结构和性能的影响[D];广东工业大学;2014年
7 辛宗生;木塑材料快速成形件性能及其关键技术的研究[D];东北林业大学;2011年
8 杨万丽;木塑复合材料表面抗菌研究[D];东北林业大学;2014年
9 周箭;新型PVDF基木塑复合材料体系界面行为及物性研究[D];浙江大学;2009年
10 马丽;植物纤维/ABS木塑复合材料的制备、结构与性能研究[D];华南理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 Shrinidhi Takle(徐力);木塑复合材料的技术和经济(印度)分析[D];浙江农林大学;2009年
2 颜军;基于概率有限元的木塑复合材料可靠性研究[D];东北林业大学;2013年
3 贺楣;木塑复合材料胶接接头的无损检测[D];东北林业大学;2015年
4 杜凤;碳纤维增强木纤维/聚乙烯复合材料的制备及性能研究[D];东北林业大学;2015年
5 李肖肖;纳米氧化锌对木塑复合材料抗紫外老化性能的影响[D];东北林业大学;2015年
6 梁聪立;回收纸塑铝复合包装材料制备新型木塑复合材料的研究[D];福建师范大学;2015年
7 陆飞;玻璃纤维增强木塑复合材料的研究[D];南京林业大学;2015年
8 王志钢;回收纤维增强木塑复合材料的制备和性能研究[D];东华大学;2015年
9 吴建军;利用FRP废弃物与秸秆纤维制备木塑复合材料的工艺及性能研究[D];济南大学;2015年
10 孟丹;HDPE/麦秸杆木塑复合材料的阻燃性能研究[D];南京农业大学;2014年
,本文编号:1125901
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/1125901.html