聚碳硅烷/氢氧化镁/聚乙烯的燃烧行为及其炭层结构演变与阻燃机理

发布时间：2022-08-08 17:12

　　高效、安全、环境友好的阻燃剂和阻燃材料研究一直是阻燃领域关注的共性科学问题。作为重要的无卤无毒阻燃剂之一,氢氧化镁（MH）由于其结构及阻燃机理特点,导致其阻燃效率低,添加量大导致阻燃材料力学等诸多性能的恶化,MH的高效阻燃技术仍是有待解决的科学技术问题。本论文基于凝聚相阻燃机理,设计并构建可陶瓷化MH阻燃剂及其阻燃材料,研究陶瓷化MH的陶瓷化行为及其对复合材料阻燃性能、燃烧行为、热降解行为的影响,通过对凝聚相炭层的组成及结构的研究,揭示陶瓷化阻燃的阻燃机理。采用聚碳硅烷（PCS）作为陶瓷化助剂,构建PCS改性MH高效无卤无毒无机阻燃体系,形成自撑性隔热炭层,大幅度降低阻燃剂的用量。通过扫描电子显微技术（SEM）、热重-红外连用技术（TG-FTIR）、热裂解气相色谱-质谱技术（GC-MS）、差示扫描量热（DSC）、X射线衍射技术（XRD）、X射线光电子能谱技术（XPS）等多种手段的分析和检测,研究并揭示可陶瓷化MH高效阻燃剂及其阻燃材料的热降解过程与炭层演变过程,阐明阻燃机理,满足电线电缆领域对无卤无毒高效阻燃新材料的需求,为研究高效无机阻燃剂提供理论参考。采用表面改性技术制备PCS改性... 

【文章页数】：141 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 聚合物的降解与阻燃
        1.2.1 聚合物燃烧过程
        1.2.2 燃烧本质与聚合物降解
        1.2.3 聚合物阻燃技术
    1.3 阻燃技术进展
        1.3.1 无卤化
        1.3.2 无磷化
        1.3.3 无机阻燃剂
        1.3.4 可陶瓷化聚烯烃
    1.4 研究目的及意义
    1.5 主要研究内容
第2章 实验方案与研究方法
    2.1 实验原料
    2.2 实验设备
    2.3 实验方法
        2.3.1 复合阻燃剂的制备
        2.3.2 复合材料的制备
    2.4 技术路线
    2.5 表征方法
    2.6 本章小结
第3章 聚碳硅烷/氢氧化镁的结构及热分解与陶瓷化行为
    3.1 引言
    3.2 PCS/MH的结构
        3.2.1 SEM/EDS分析
        3.2.2 XRD分析
        3.2.3 FTIR分析
    3.3 PCS/MH的热降解过程
        3.3.1 PCS/MH的热稳定性
        3.3.2 热氧化稳定性
    3.4 PCS/MH的陶瓷化行为
        3.4.1 表观外貌
        3.4.2 热处理产物XRD分析
        3.4.3 热处理产物FTIR分析
    3.5 本章小结
第4章 聚碳硅烷/氢氧化镁/聚乙烯的阻燃性能与燃烧行为
    4.1 引言
    4.2 氧指数
    4.3 垂直燃烧
    4.4 PCS/PE复合材料的燃烧行为
        4.4.1 热释放行为
        4.4.2 烟释放行为
        4.4.3 质量损失行为
    4.5 PCS/MH/PE复合材料的燃烧行为
        4.5.1 热释放行为
        4.5.2 烟释放行为
        4.5.3 质量损失行为
    4.6 PCS/MH/PE复合材料介电性能
    4.7 本章小结
第5章 聚碳硅烷/氢氧化镁/聚乙烯的热降解行为
    5.1 引言
    5.2 PCS/PE复合材料的热降解行为
        5.2.1 氮气气氛
        5.2.2 空气气氛
    5.3 PCS/MH/PE复合材料的热降解行为
        5.3.1 氮气气氛
        5.3.2 空气气氛
    5.4 PCS/MH/PE复合材料的热氧化放热行为
        5.4.1 PCS/MH复合阻燃剂
        5.4.2 PCS/PE复合材料
        5.4.3 PCS/MH/PE复合材料
    5.5 TG-FTIR分析
        5.5.1 三维红外光谱图
        5.5.2 TG分析
        5.5.3 FTIR分析
    5.6 GC-MS分析
        5.6.1 PCS/MH阻燃剂
        5.6.2 PCS/MH/PE复合材料
    5.7 本章小结
第6章 聚碳硅烷/氢氧化镁/聚乙烯的炭层结构演变与阻燃机理
    6.1 引言
    6.2 炭层结构演变过程
        6.2.1 表观形态
        6.2.2 XRD分析
        6.2.3 FTIR分析
        6.2.4 SEM分析
    6.3 PCS/MH/PE复合材料的阻燃机理
        6.3.1 凝聚相作用
        6.3.2 残炭形貌
        6.3.3 炭层组成
        6.3.4 阻燃机理
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]One-step synthesis of hydrophobic magnesium hydroxide nanoparticles and their application in flame-retardant polypropylene composites[J]. Hongyan Shen,Youzhi Liu.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2018(10)
[2]阻燃剂的现状及发展趋势[J]. 滕广远,陈俊宏.  化工时刊. 2018(04)
[3]有机磷系阻燃剂在织物中应用及生态安全研究[J]. 潘建君,张晓婷.  天津纺织科技. 2018(01)
[4]磷系阻燃剂的微胶囊化及其在聚合物中的应用研究进展[J]. 杜吉玉,杜宁,吴宁晶.  高分子材料科学与工程. 2017(01)
[5]磷系阻燃剂的发展及应用研究[J]. 张雪,张园,叶斐斐,杨勇,钱运华.  工程塑料应用. 2015(11)
[6]国内外阻燃剂市场分析[J]. 张月.  精细与专用化学品. 2014(08)
[7]聚碳硅烷的高温陶瓷化机理[J]. 曹柳絮,陈建勋,刘春轩,薛亮,黄启忠.  中南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[8]陶瓷化组合物对WF/PP复合材料阻燃性能影响的研究[J]. 吴琼,郑健强,李斌,王玉峰.  化学与黏合. 2013(04)
[9]溴系阻燃剂的毒理学研究进展[J]. 杜苗苗,张娴,颜昌宙.  生态毒理学报. 2012(06)
[10]聚碳硅烷的热裂解动力学行为研究[J]. 陈文怡,丁治珣.  硅酸盐学报. 2012(09)



本文编号：3671907