二氧化硅协效膨胀阻燃聚苯乙烯的阻燃性能研究
发布时间：2021-06-24 18:30
聚苯乙烯（Polystyrene,PS）作为五大通用塑料之一,以其优越性能而被广泛的应用于各个领域。然而聚苯乙烯极易燃烧,并且在燃烧过程中会产生严重滴落,这对聚苯乙烯的应用产生了极大的影响。为了提高聚苯乙烯的阻燃性能,向聚苯乙烯中添加膨胀型阻燃剂是常用方法,而采用协效剂（例如纳米钙,石墨烯,碳纳米管和介孔二氧化硅等）提高膨胀阻燃剂的阻燃效率是近年来研究的热点。本文以季戊四醇（Pentaerythritol,PER）和聚磷酸铵（Ammonium Polyphosphate,APP）为膨胀阻燃剂（IFR）,分别采用纳米二氧化硅、微米二氧化硅以及中空二氧化硅为协效剂,采用熔融共混法制备PS/IFR/Si O2复合材料。利用极限氧指数、垂直燃烧等手段研究复合材料的阻燃性能,利用扫描电子显微镜表征复合材料燃烧后的炭层形貌,通过锥形量热仪研究复合材料的燃烧行为,采用热重分析研究复合材料的热降解过程,获得了二氧化硅协效膨胀阻燃聚苯乙烯的性能及其阻燃机理。研究结果表明,三种二氧化硅（纳米二氧化硅,微米二氧化硅以及中空二氧化硅）对复合材料的LOI的影响规律一致,当二氧化硅添加量为0...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
-11-第3章PS/IFR/SiO2复合材料阻燃性能研究本章选用三种二氧化硅(纳米二氧化硅、微米二氧化硅和中空二氧化硅)，采用熔融混合法制备了PS/IFR/SiO2阻燃复合材料，研究了三种二氧化硅对复合材料阻燃性能的影响规律。3.1纳米二氧化硅对复合材料的阻燃性能影响膨胀阻燃剂添加量为25wt.%和30wt.%，研究了不同纳米二氧化硅添加量（0、0.25wt.%、0.5wt.%、1wt.%和2wt.%）对复合材料阻燃性能的影响。采用扫描电子显微镜表征了纳米二氧化硅的形貌。纳米二氧化硅的SEM形貌如图3-1所示。从图中可以看出纳米二氧化硅颗粒尺寸为纳米级，比表面积较大，因此存在轻微的团聚现象，并且团聚成几微米的颗粒。图3-1纳米二氧化硅的SEM图Figure.3-1SEMimageofNanosilica3.1.1纳米二氧化硅对复合材料极限氧指数的影响IFR总添加量25wt.%时，不同纳米二氧化硅添加量（0wt.%、0.25wt.%、0.5wt.%、1.0wt.%和2.0wt.%）的PS/IFR/SiO2的极限氧指数结果如图3-2所示。从图3-2中可以看出，纳米二氧化硅的添加对于PS/IFR/SiO2复合材料的LOI产生了显著的影响。膨胀阻燃剂添加量为25wt.%时，PS/IFR复合材料的极限氧指数为24.3；当添加0.25wt.%的纳米二氧化硅时，PS/IFR/SiO2复合材料的极限氧指数提高到24.9。然而，继续提高纳米二氧化硅在阻燃剂中的添加
-14-表3-2PS/IFR30/SiO2复合材料的垂直燃烧测试结果Table.3-2verticalcombustionofPS/IFR/SiO2compositeswith样品t1t2UL-94等级PS/IFR30≤10s≤10sV-0PS/IFR30/nSi0.25≤10s≤10sV-0PS/IFR30/nSi0.5≤10s≤10sV-0PS/IFR30/nSi1≤10s≤10sV-0PS/IFR30/nSi2≤10s≤10sV-03.1.3纳米二氧化硅对复合材料燃烧后炭层形貌的影响采用扫描电子显微镜观察了PS/IFR/SiO2复合材料燃烧炭层的表面形貌。图3-4为阻燃剂总添加量30wt.%时复合材料的炭层形貌。图3-4PS/IFR/nSiO2复合材料表面炭层SEM图Figure3-4SEMimageofthesurfacecarbonlayerofthePS/IFR/nSiO2compositemateriala)、b）为PS/IFR30的SEM图；c)、d）为PS/IFR30/nSi0.25的SEM图；e)、f）为PS/IFR30/nSi2的SEM图；PS/IFR复合材料表面炭层见图3-4(a)和(b)，炭层连续性较好。添加0.25wt.%的纳米二氧化硅时，复合材料的炭层致密性增加（见图3-4d）；添加2.0wt.%的的纳米二氧化硅时，复合材料的炭层致密性进一步增加（见图3-4f）。可见，随着纳米二氧化硅添加量的增加，炭层表面更致密，说明纳米二氧化硅的添加对于复合材料炭层致密性有利。a)e)bf)cd)
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米石墨微片对无卤阻燃聚苯乙烯阻燃性能的影响[J]. 孟祥飞,石虎,王继华,王永亮,韩志东. 陶瓷学报. 2019(05)
[2]微胶囊红磷对高抗冲聚苯乙烯的阻燃作用及机理[J]. 贺云鹏,李行,刘继纯. 塑料科技. 2019(09)
[3]有机蒙脱土与膨胀阻燃剂协同阻燃聚丙烯[J]. 陈宝书,廖力,赵天宝,左龙,黄丽萍,唐齐骏. 化工新型材料. 2018(11)
[4]无机阻燃剂的研究进展[J]. 党力,吕智慧. 中国塑料. 2018(09)
[5]Al（OH）3-磷杂化聚合物/聚苯乙烯复合材料的协同阻燃效应[J]. 郭军红,许芬,郭永亮,王文华,慕波,杨保平,崔锦峰. 材料导报. 2018(14)
[6]磷杂化低聚物/聚苯乙烯材料的制备及阻燃性能[J]. 郭军红,许芬,包雪梅,慕波,杨保平,崔锦峰. 精细化工. 2018(04)
[7]阻燃型氢氧化镁在聚苯乙烯中的应用[J]. 殷海青,李国珍,祁正兴. 应用化工. 2018(06)
[8]浅析聚苯乙烯泡沫塑料在建筑楼板中的应用[J]. 许振广,邱钟宏,吴智锋,邹灿林,范萍. 江西建材. 2018(03)
[9]环保型溴—锑阻燃体系在聚苯乙烯中的应用[J]. 许贺,王利,孙佳惠,张胜,苑会林,谷晓昱,孙军,李洪飞. 工程塑料应用. 2017(12)
[10]壳聚糖-石墨烯-聚磷酸铵阻燃棉织物的研究[J]. 靳洋,王永亮,杨新春,王怀志,李凤会. 陶瓷学报. 2017(03)
博士论文
[1]新型磷氮化合物的合成及其阻燃聚苯乙烯的研究[D]. 台启龙.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]阻燃PS保温材料的制备及其阻燃性能研究[D]. 王妍.首都经济贸易大学 2015
[2]阻燃聚苯乙烯复合材料的制备及性能研究[D]. 苏超.太原理工大学 2014
本文编号：3247616
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
-11-第3章PS/IFR/SiO2复合材料阻燃性能研究本章选用三种二氧化硅(纳米二氧化硅、微米二氧化硅和中空二氧化硅)，采用熔融混合法制备了PS/IFR/SiO2阻燃复合材料，研究了三种二氧化硅对复合材料阻燃性能的影响规律。3.1纳米二氧化硅对复合材料的阻燃性能影响膨胀阻燃剂添加量为25wt.%和30wt.%，研究了不同纳米二氧化硅添加量（0、0.25wt.%、0.5wt.%、1wt.%和2wt.%）对复合材料阻燃性能的影响。采用扫描电子显微镜表征了纳米二氧化硅的形貌。纳米二氧化硅的SEM形貌如图3-1所示。从图中可以看出纳米二氧化硅颗粒尺寸为纳米级，比表面积较大，因此存在轻微的团聚现象，并且团聚成几微米的颗粒。图3-1纳米二氧化硅的SEM图Figure.3-1SEMimageofNanosilica3.1.1纳米二氧化硅对复合材料极限氧指数的影响IFR总添加量25wt.%时，不同纳米二氧化硅添加量（0wt.%、0.25wt.%、0.5wt.%、1.0wt.%和2.0wt.%）的PS/IFR/SiO2的极限氧指数结果如图3-2所示。从图3-2中可以看出，纳米二氧化硅的添加对于PS/IFR/SiO2复合材料的LOI产生了显著的影响。膨胀阻燃剂添加量为25wt.%时，PS/IFR复合材料的极限氧指数为24.3；当添加0.25wt.%的纳米二氧化硅时，PS/IFR/SiO2复合材料的极限氧指数提高到24.9。然而，继续提高纳米二氧化硅在阻燃剂中的添加
-14-表3-2PS/IFR30/SiO2复合材料的垂直燃烧测试结果Table.3-2verticalcombustionofPS/IFR/SiO2compositeswith样品t1t2UL-94等级PS/IFR30≤10s≤10sV-0PS/IFR30/nSi0.25≤10s≤10sV-0PS/IFR30/nSi0.5≤10s≤10sV-0PS/IFR30/nSi1≤10s≤10sV-0PS/IFR30/nSi2≤10s≤10sV-03.1.3纳米二氧化硅对复合材料燃烧后炭层形貌的影响采用扫描电子显微镜观察了PS/IFR/SiO2复合材料燃烧炭层的表面形貌。图3-4为阻燃剂总添加量30wt.%时复合材料的炭层形貌。图3-4PS/IFR/nSiO2复合材料表面炭层SEM图Figure3-4SEMimageofthesurfacecarbonlayerofthePS/IFR/nSiO2compositemateriala)、b）为PS/IFR30的SEM图；c)、d）为PS/IFR30/nSi0.25的SEM图；e)、f）为PS/IFR30/nSi2的SEM图；PS/IFR复合材料表面炭层见图3-4(a)和(b)，炭层连续性较好。添加0.25wt.%的纳米二氧化硅时，复合材料的炭层致密性增加（见图3-4d）；添加2.0wt.%的的纳米二氧化硅时，复合材料的炭层致密性进一步增加（见图3-4f）。可见，随着纳米二氧化硅添加量的增加，炭层表面更致密，说明纳米二氧化硅的添加对于复合材料炭层致密性有利。a)e)bf)cd)
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米石墨微片对无卤阻燃聚苯乙烯阻燃性能的影响[J]. 孟祥飞,石虎,王继华,王永亮,韩志东. 陶瓷学报. 2019(05)
[2]微胶囊红磷对高抗冲聚苯乙烯的阻燃作用及机理[J]. 贺云鹏,李行,刘继纯. 塑料科技. 2019(09)
[3]有机蒙脱土与膨胀阻燃剂协同阻燃聚丙烯[J]. 陈宝书,廖力,赵天宝,左龙,黄丽萍,唐齐骏. 化工新型材料. 2018(11)
[4]无机阻燃剂的研究进展[J]. 党力,吕智慧. 中国塑料. 2018(09)
[5]Al（OH）3-磷杂化聚合物/聚苯乙烯复合材料的协同阻燃效应[J]. 郭军红,许芬,郭永亮,王文华,慕波,杨保平,崔锦峰. 材料导报. 2018(14)
[6]磷杂化低聚物/聚苯乙烯材料的制备及阻燃性能[J]. 郭军红,许芬,包雪梅,慕波,杨保平,崔锦峰. 精细化工. 2018(04)
[7]阻燃型氢氧化镁在聚苯乙烯中的应用[J]. 殷海青,李国珍,祁正兴. 应用化工. 2018(06)
[8]浅析聚苯乙烯泡沫塑料在建筑楼板中的应用[J]. 许振广,邱钟宏,吴智锋,邹灿林,范萍. 江西建材. 2018(03)
[9]环保型溴—锑阻燃体系在聚苯乙烯中的应用[J]. 许贺,王利,孙佳惠,张胜,苑会林,谷晓昱,孙军,李洪飞. 工程塑料应用. 2017(12)
[10]壳聚糖-石墨烯-聚磷酸铵阻燃棉织物的研究[J]. 靳洋,王永亮,杨新春,王怀志,李凤会. 陶瓷学报. 2017(03)
博士论文
[1]新型磷氮化合物的合成及其阻燃聚苯乙烯的研究[D]. 台启龙.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]阻燃PS保温材料的制备及其阻燃性能研究[D]. 王妍.首都经济贸易大学 2015
[2]阻燃聚苯乙烯复合材料的制备及性能研究[D]. 苏超.太原理工大学 2014
本文编号：3247616
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