含镍膨胀阻燃聚丙烯复合材料的燃烧特性和阻燃机理研究
发布时间：2021-01-28 12:12
在众多聚合物材料中,聚丙烯（PP）具有易加工、耐腐蚀等优点,在生产生活的各个领域得到广泛应用。但是,纯PP具有易燃的特点,这限制了它的应用领域。在大量调研文献的基础上,对PP的阻燃技术,尤其是膨胀阻燃（IFR）和阻燃协效技术进行了综述,之后使用IFR和阻燃协效相结合的技术手段,在含镍协效领域进行了大量基础性研究,并取得一系列原创性成果。首先,制备了多孔磷酸镍（VSB-5）和纳米管结构磷酸镍（NiPO-NT）,研究两种物质在膨胀阻燃PP复合材料中的阻燃协效性和作用机理。研究表明,该两种含镍物质在应用于膨胀阻燃聚丙烯复合材料时,以较少的使用量即可有效提高复合材料的阻燃性、热稳定性等,显著增强复合材料的耐火性,具有高效阻燃协效作用。之后,以多孔磷酸镍（VSB-1）为研究对象,通过调整合成条件,合成一系列不同形貌的VSB-1,以形貌控制手段研究了含镍协效剂的性能优化。研究表明,比表面积大、颗粒度小的形貌可以显著提高协效剂的阻燃效率,是优化协效剂阻燃性的有效途径。之后,将三种高效含镍协效剂分别加入由三羟乙基异氰尿酸酯（THEIC）作为成炭剂的新型膨胀阻燃聚丙烯复合材料中,研究了该体系中含镍协效剂...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
聚合物材料的燃烧过程口习Fig.1-1Themechanismofthecombustionprocessofpolymermaterials
２．３结果与讨论??２．３．１?ＶＳＢ－５?的表征??首先对实验制备的ＶＳＢ－５进行表征。图２－１是ＶＳＢ－５样品的Ｘ射线衍射??（ＸＲＤ）谱图。从图中可以看出，样品的三个特征强峰出现在２０约等于５．５。、??１１°和３４．５°的位置处。通过与文献中ＶＳＢ－５的ＸＲＤ谱图进行比较，可以确认合??成的淡黄绿色粉末为多孔磷酸镍ＶＳＢ－５［８（）］。??＾￣￣１０￣￣＇￣２０￣￣＇￣￣３０￣￣４０￣￣５０￣￣＇￣￣６０??２?ｔｈｅｔａ?（ｄｅｇｒｅｅ）??图２－１?ＶＳＢ－５的ＸＲＤ谱图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ｓＶＳＢ－５??使用傅立叶红外测试（ＦＴＩＲ）对样品进一步表征。图２－２是得到的样品ＦＴＩＲ??谱图。该图显示，在波数１６２５ｃｍ—１和３３８０ｃｍ—１处，样品显示出清晰的Ｈ—ＯＨ键??振动峰，这意味着样品中有较多结晶或吸附形式的水存在［８３］。在波数５２０?ｃｍ４??和４５０?ｃｍ４处，可以观察到一ＯＨ键的两处振动吸收峰，说明样品中含有一ＯＨ??键，这符合ＶＳＢ－５的特征。但是，由于水中的Ｈ—ＯＨ键在３３８０ｃｍ—１处表现出??宽吸收带，一ＯＨ键的另一处振动吸收峰（应位于３７００￣３０００〇１＾范围）则不能??被很好的观察到。由于ＶＳＢ－５中存在Ｐ０４３－离子四面体
行的傅里叶红外测试也证明实验合成的样品即为ＶＳＢ－５。??使用热失重分析（ＴＧＡ）研究ＶＳＢ－５的热稳定性，得到的ＴＧＡ曲线如图??２－３所示。从图２－３可以看出，在不同的温度区间，ＶＳＢ－５表现出多个热失重过??程。根据文献报道［８５］，在温度上升至２５０°Ｃ之前，ＶＳＢ－５的失重主要是由于其自??身的失水造成。在这个过程中，ＶＳＢ－５的质量降低约７％。在温度２５０°Ｃ￣４５０°Ｃ??区间内，ＶＳＢ－５表现出另一个热失重阶段，这个阶段主要是由ＶＳＢ－５的脱胺过??程造成的。根据图２－３的结果，ＶＳＢ－５在温度７００°Ｃ时失重约１４％，具有良好的??热稳定性。??Ｉ?＼?＼?＼??５＝?３３８０?１０５１?９７０?５９〇??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００?０??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｉ／ｃｎｆ?１??图?２－２?ＶＳＢ－５?的?ＦＴ－ＩＲ?谱图??Ｆｉｇ．?２－２?ＦＴＩＲ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ＶＳＢ－５??１０２－?Ａ??１００－?＼?１—ＶＳＢ－５１??９８－?＼??９６－?Ｖ??＊５?９２－??９０－?＼??８８－??８６－?????■?ｊ?１?ｊ?，?（ｊ?，?ｊ?，?■?■??１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００??Ｔｉｍｅ／ｓ??图２－３?ＶＳＢ－５的ＴＧＡ曲线??Ｆｉｇ．?２－３?ＴＧＡ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ＶＳＢ－５??使用透射电子显微镜（ＴＥＭ）观察ＶＳＢ－５的微观结构（图２－４）
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚丙烯/石墨烯片纳米复合材料阻燃及导热性能[J]. 韦刘洋,刘定福,梁基照. 工程塑料应用. 2016(10)
[2]一种三聚氰胺多膦酸盐阻燃剂在聚丙烯中的应用研究[J]. 赵海珠,周易,彭治汉. 塑料工业. 2015(03)
[3]Synergistic Effects of Aluminum Hypophosphite on Intumescent Flame Retardant Polypropylene System[J]. Miao-jun Xu,Jing Wang,Yue-hang Ding,李斌. Chinese Journal of Polymer Science. 2015(02)
[4]表面改性纳米氢氧化铝及复合体系阻燃聚丙烯的研究[J]. 陈一. 包装工程. 2010(03)
[5]三聚氰酸螺环磷酸酯阻燃聚丙烯的性能研究[J]. 姜大伟,孙才英,向海旺,董春梅,胡树林. 中国塑料. 2010(01)
[6]EP微胶囊化APP对阻燃PP性能的影响[J]. 郝冬梅,林倬仕,陈涛,尹亮,陈崇伟,刘彦明. 现代塑料加工应用. 2008(04)
[7]氢氧化镁填充量对聚丙烯阻燃性能的研究[J]. 安晶. 盐城工学院学报(自然科学版). 2008(01)
[8]脲醛树脂微胶囊包覆红磷阻燃剂制备工艺的研究——Ⅱ．包覆工艺研究[J]. 吴志平,舒万艮,胡云楚,张芳,杨飞. 应用化工. 2005(07)
[9]环状氯化磷腈微胶囊阻燃剂的制备及性能研究[J]. 赵贵哲,刘亚青,林开成. 华北工学院学报. 2005(03)
[10]微胶囊化红磷阻燃剂的制备及其在玻纤增强尼龙66中的应用[J]. 王爱民,刘云飞,罗道友,郝炜. 塑料. 2004(06)
博士论文
[1]含DOPO磷硅杂化阻燃剂的设计及其阻燃环氧与聚脲树脂性能的研究[D]. 钱小东.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]新型磷酸酯阻燃剂合成及其膨胀阻燃聚丙烯研究[D]. 张胜强.东北林业大学 2011
本文编号：3004975
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
聚合物材料的燃烧过程口习Fig.1-1Themechanismofthecombustionprocessofpolymermaterials
２．３结果与讨论??２．３．１?ＶＳＢ－５?的表征??首先对实验制备的ＶＳＢ－５进行表征。图２－１是ＶＳＢ－５样品的Ｘ射线衍射??（ＸＲＤ）谱图。从图中可以看出，样品的三个特征强峰出现在２０约等于５．５。、??１１°和３４．５°的位置处。通过与文献中ＶＳＢ－５的ＸＲＤ谱图进行比较，可以确认合??成的淡黄绿色粉末为多孔磷酸镍ＶＳＢ－５［８（）］。??＾￣￣１０￣￣＇￣２０￣￣＇￣￣３０￣￣４０￣￣５０￣￣＇￣￣６０??２?ｔｈｅｔａ?（ｄｅｇｒｅｅ）??图２－１?ＶＳＢ－５的ＸＲＤ谱图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ｓＶＳＢ－５??使用傅立叶红外测试（ＦＴＩＲ）对样品进一步表征。图２－２是得到的样品ＦＴＩＲ??谱图。该图显示，在波数１６２５ｃｍ—１和３３８０ｃｍ—１处，样品显示出清晰的Ｈ—ＯＨ键??振动峰，这意味着样品中有较多结晶或吸附形式的水存在［８３］。在波数５２０?ｃｍ４??和４５０?ｃｍ４处，可以观察到一ＯＨ键的两处振动吸收峰，说明样品中含有一ＯＨ??键，这符合ＶＳＢ－５的特征。但是，由于水中的Ｈ—ＯＨ键在３３８０ｃｍ—１处表现出??宽吸收带，一ＯＨ键的另一处振动吸收峰（应位于３７００￣３０００〇１＾范围）则不能??被很好的观察到。由于ＶＳＢ－５中存在Ｐ０４３－离子四面体
行的傅里叶红外测试也证明实验合成的样品即为ＶＳＢ－５。??使用热失重分析（ＴＧＡ）研究ＶＳＢ－５的热稳定性，得到的ＴＧＡ曲线如图??２－３所示。从图２－３可以看出，在不同的温度区间，ＶＳＢ－５表现出多个热失重过??程。根据文献报道［８５］，在温度上升至２５０°Ｃ之前，ＶＳＢ－５的失重主要是由于其自??身的失水造成。在这个过程中，ＶＳＢ－５的质量降低约７％。在温度２５０°Ｃ￣４５０°Ｃ??区间内，ＶＳＢ－５表现出另一个热失重阶段，这个阶段主要是由ＶＳＢ－５的脱胺过??程造成的。根据图２－３的结果，ＶＳＢ－５在温度７００°Ｃ时失重约１４％，具有良好的??热稳定性。??Ｉ?＼?＼?＼??５＝?３３８０?１０５１?９７０?５９〇??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００?０??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｉ／ｃｎｆ?１??图?２－２?ＶＳＢ－５?的?ＦＴ－ＩＲ?谱图??Ｆｉｇ．?２－２?ＦＴＩＲ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ＶＳＢ－５??１０２－?Ａ??１００－?＼?１—ＶＳＢ－５１??９８－?＼??９６－?Ｖ??＊５?９２－??９０－?＼??８８－??８６－?????■?ｊ?１?ｊ?，?（ｊ?，?ｊ?，?■?■??１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００??Ｔｉｍｅ／ｓ??图２－３?ＶＳＢ－５的ＴＧＡ曲线??Ｆｉｇ．?２－３?ＴＧＡ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ＶＳＢ－５??使用透射电子显微镜（ＴＥＭ）观察ＶＳＢ－５的微观结构（图２－４）
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚丙烯/石墨烯片纳米复合材料阻燃及导热性能[J]. 韦刘洋,刘定福,梁基照. 工程塑料应用. 2016(10)
[2]一种三聚氰胺多膦酸盐阻燃剂在聚丙烯中的应用研究[J]. 赵海珠,周易,彭治汉. 塑料工业. 2015(03)
[3]Synergistic Effects of Aluminum Hypophosphite on Intumescent Flame Retardant Polypropylene System[J]. Miao-jun Xu,Jing Wang,Yue-hang Ding,李斌. Chinese Journal of Polymer Science. 2015(02)
[4]表面改性纳米氢氧化铝及复合体系阻燃聚丙烯的研究[J]. 陈一. 包装工程. 2010(03)
[5]三聚氰酸螺环磷酸酯阻燃聚丙烯的性能研究[J]. 姜大伟,孙才英,向海旺,董春梅,胡树林. 中国塑料. 2010(01)
[6]EP微胶囊化APP对阻燃PP性能的影响[J]. 郝冬梅,林倬仕,陈涛,尹亮,陈崇伟,刘彦明. 现代塑料加工应用. 2008(04)
[7]氢氧化镁填充量对聚丙烯阻燃性能的研究[J]. 安晶. 盐城工学院学报(自然科学版). 2008(01)
[8]脲醛树脂微胶囊包覆红磷阻燃剂制备工艺的研究——Ⅱ．包覆工艺研究[J]. 吴志平,舒万艮,胡云楚,张芳,杨飞. 应用化工. 2005(07)
[9]环状氯化磷腈微胶囊阻燃剂的制备及性能研究[J]. 赵贵哲,刘亚青,林开成. 华北工学院学报. 2005(03)
[10]微胶囊化红磷阻燃剂的制备及其在玻纤增强尼龙66中的应用[J]. 王爱民,刘云飞,罗道友,郝炜. 塑料. 2004(06)
博士论文
[1]含DOPO磷硅杂化阻燃剂的设计及其阻燃环氧与聚脲树脂性能的研究[D]. 钱小东.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]新型磷酸酯阻燃剂合成及其膨胀阻燃聚丙烯研究[D]. 张胜强.东北林业大学 2011
本文编号：3004975
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