磷尾矿制备原位改性氢氧化镁及其填充聚丙烯的性能研究

发布时间：2017-10-27 10:04

  本文关键词：磷尾矿制备原位改性氢氧化镁及其填充聚丙烯的性能研究

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【摘要】：针对目前磷尾矿堆积严重、对周围环境潜在危害较大的问题,本课题以磷尾矿为原料,制备纳米氢氧化镁(MH)并通过原位聚合改性获得表面改性的纳米氢氧化镁,采用物理共混的方式制备多尺度的PP/MH复合材料,利用红外光谱分析(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、力学性能测试、热重分析(TGA)、示差扫描量热仪(DSC)和熔体流动速率等测试对所得产物及材料进行系统地研究,得到的结论如下:(1)以磷尾矿为原料,采用硫酸酸解、氨水除杂后,利用水热-沉淀法获得氢氧化镁产品,通过测定MH产品含量、微观形貌的观察,结果表明,所得MH产品为球花状的颗粒,单个片层直径约为200nm、片层厚度约为20nm,符合行业标准。(2)除杂后得到的精制的精制硫酸镁溶液在KH570和氨水的作用下,生成表面乙烯化的MH,然后加入苯乙烯(St)或甲基丙烯酸甲酯(MMA)或甲基丙烯酸丁酯(BA)为单体,原位乳液聚合得到了聚合物包覆的改性氢氧化镁(MMH)粒子。红外光谱、扫描电子显微镜的结果显示,原位乳液共聚生成的聚合物以接枝的方式包覆在MH粒子表面。(3)利用密炼机将MMH粉末与聚丙烯(PP)进行物理熔融共混,制备了PP/MMH复合材料,考察了不同单体改性前后的MMH在不同的填充量下对PP/MMH复合材料的力学性能、冲击断面的微观形貌、熔融结晶行为及其加工性能的影响。力学性能结果表明,改性后的氢氧化镁在复合材料中的分散性较佳,PP/MMH复合材料的冲击断面上出现粒子-基体的脱粘-呈穴现象,材料出现韧性断裂的情况,比未改性氢氧化镁填充的复合材料有较高的冲击强度和拉伸强度。TGA和DSC的测试结果表明:添加MH或MMH颗粒后的PP复合材料的热稳定性增强,尤其是当PMMA-g-MH添加量为20%时,材料的初始分解温度提高了106.8℃;熔融温度下降不明显,结晶温度稍微上升,结晶速率加快且结晶度变大。熔体流动速率的变化表明,MMH的填充量很小时,PP复合材料的加工性能比纯PP优良;随着填充量的不断地增加,加工性能变差;MMH粒子与基体的界面相互作用增强,提升了材料的加工性能。
【关键词】：磷尾矿 氢氧化镁 聚丙烯 表面改性 力学性能 阻燃
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ325.14;TQ132.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 磷尾矿的研究现状11-15
• 1.1.1 磷尾矿中有用矿物的回收11-13
• 1.1.2 磷尾矿其他应用13-15
• 1.2 氢氧化镁的合成及其表面改性的研究15-21
• 1.2.1 表面活性剂处理或偶联剂处理15-18
• 1.2.2 表面接枝改性18-19
• 1.2.3 微胶囊技术19-21
• 1.3 聚丙烯的阻燃21-22
• 1.4 论文研究目的、意义及主要内容22-24
• 第二章 磷尾矿制备氢氧化镁的研究24-30
• 2.1 引言24
• 2.2 实验部分24-27
• 2.2.1 主要仪器24-25
• 2.2.2 主要药品25
• 2.2.3 实验步骤25-26
• 2.2.4 结构表征与性能测试26-27
• 2.3 结果与讨论27-29
• 2.3.1 产品质量分析27-28
• 2.3.2 氢氧化镁形貌表征28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 原位聚合改性氢氧化镁性能的研究30-40
• 3.1 引言30-31
• 3.2 实验部分31-34
• 3.2.1 主要仪器31
• 3.2.2 主要药品31-32
• 3.2.3 实验步骤32
• 3.2.4 结构表征与性能测试32-34
• 3.3 结果与讨论34-38
• 3.3.1 红外光谱表征34-35
• 3.3.2 活化指数的测定35-36
• 3.3.3 吸油值的变化分析36-37
• 3.3.4 原位共聚改性氢氧化镁粒子的形貌观察37-38
• 3.4 本章小结38-40
• 第四章 改性氢氧化镁填充阻燃聚丙烯性能影响40-54
• 4.1 引言40
• 4.2 实验部分40-42
• 4.2.1 主要仪器40-41
• 4.2.2 主要药品41
• 4.2.3 聚丙烯样条的制备41
• 4.2.4 聚丙烯样条的测试与表征41-42
• 4.3 结果与讨论42-52
• 4.3.1 力学性能测试42-46
• 4.3.2 复合材料扫描电镜观察46-48
• 4.3.3 热失重分析48-49
• 4.3.4 复合材料的熔融和结晶行为49-51
• 4.3.5 熔融指数的测定51-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第五章 结论54-56
• 参考文献56-62
• 攻读硕士期间已发表的论文62-64
• 致谢64

【参考文献】

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本文编号：1102998