水滑石基PVC阻燃抑烟剂组成、界面结构调控及其作用机制研究

发布时间：2022-09-30 20:07

　　高分子材料易燃、可燃的特性是当今社会诸多火灾的主要引发源和导火索,造成了大量的生命和财产损失。聚氯乙烯（PVC）是五大通用塑料之一,在强制受热裂解或燃烧时会释放出大量烟雾;由于加入大量塑化剂,软质PVC的易燃性和烟密度都显著增加,因此软质PVC材料的阻燃抑烟改性（尤其是抑烟改性）对拓展PVC的应用领域,提高其应用时的安全性具有重要作用。层状双金属氢氧化物（LDHs）,因其具有许多优异特性如表面碱性、逐步热分解特性、吸附能力等,是理想的环保型阻燃抑烟剂。但传统LDHs阻燃剂的诸多缺点亟待解决,比如阻燃消烟效率低或添加量大等。本文论文针对LDHs基阻燃抑烟材料的组成、结构、界面性质等进行可控设计和制备,并考察其作为添加剂使用时,对PVC阻燃抑烟性能的影响。具体研究内容如下:1.基于层板可调变性和晶格限域效应,调控水滑石的组成,通过引入过渡金属元素制备了铜铝水滑石（CuAl-LDH）,该材料将Cu元素的催化性能与LDHs的优异特性高效结合,具有良好的抑烟性和阻燃性:可使软质PVC在静态无焰燃烧时最大烟密度下降约25%,在动态燃烧时热释放速率峰值由337.16 kW/m2下降至247.90kW... 

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摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    前言
    1.1 聚氯乙烯(PVC)综述
        1.1.1 PVC的燃烧过程
        1.1.2 PVC的阻燃和抑烟机理
            1.1.2.1 阻燃机理
            1.1.2.2 抑烟机理
    1.2 阻燃(抑烟)剂综述
        1.2.1 无机阻燃(抑烟)剂
            1.2.1.1 无机磷系
            1.2.1.2 无机氮系
            1.2.1.3 无机硅系
            1.2.1.4 硼化合物
            1.2.1.5 锡化合物
            1.2.1.6 金属氢氧化物
            1.2.1.7 过渡金属氧化物
            1.2.1.8 碳材料
        1.2.2 阻燃(抑烟)剂的发展趋势
            1.2.2.1 多组分复配
            1.2.2.2 超细化
            1.2.2.3 表面改性
            1.2.2.4 优化微观结构
            1.2.2.5 杂化材料
    1.3 水滑石(LDHs)综述
        1.3.1 水滑石的性质
        1.3.2 水滑石的制备方法
        1.3.3 水滑石阻燃(抑烟)的研究进展
            1.3.3.1 LDHs层板或层间引入阻燃成分
            1.3.3.2 LDHs与其他阻燃剂复配
            1.3.3.3 LDHs与碳材料复合
    1.4 论文研究目的及意义
    1.5 论文主要研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验药品
    2.3 材料表征
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微-能量散射谱图分析(SEM-EDS)
        2.3.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.3.4 拉曼光谱分析(Raman)
    2.4 性能测试与机理探究
        2.4.1 热重-差热同步分析(TG-DTA)
        2.4.2 NBS烟密度箱
        2.4.3 锥形量热仪(CONE)
        2.4.4 同步热分析—红外联用(TG-IR)
        2.4.5 同步热分析—质谱联用(TG-MS)
第三章 Cu-LDHs与LDHs/rGO对软质PVC的阻燃抑烟及机理探究
    3.1 引言
    3.2 CuAl-LDH的制备、对软质PVC的阻燃抑烟性能及机理
        3.2.1 实验部分
            3.2.1.1 LDHs的制备
            3.2.1.2 软质PVC和LDHs/PVC材料的制备
        3.2.2 LDHs的表征
            3.2.2.1 XRD表征
            3.2.2.2 SEM表征
            3.2.2.5 TG-DTG表征
        3.2.3 LDHs/PVC的性能
            3.2.3.1 热稳定性
            3.2.3.2 静态燃烧生烟性能
            3.2.3.3 动态燃烧释热与生烟性能
        3.2.4 热解分析
            3.2.4.1 TG-IR
            3.2.4.2 气氛炉热解
        3.2.5 残炭的分析
            3.2.5.1 SEM-EDS
            3.2.5.2 XRD-Raman-XPS
        3.2.6 机理探讨
    3.3 CuMgAl-LDH与CuMgAl-LDH/rGO的合成及对软质PVC的抑烟效果
        3.3.1 实验部分
            3.3.1.1 GO的制备
            3.3.1.2 CuMgAl-LDH的制备
            3.3.1.3 LDHs/rGO的制备
            3.3.1.3 rGO的制备
            3.3.1.4 软质PVC及PVC复合材料的制备
        3.3.2 LDHs与LDHs/rGO的表征
            3.3.2.1 XRD表征
            3.3.2.2 XPS表征
            3.3.2.3 SEM表征
        3.3.3 LDHs/PVC与G-LDHs/PVC的性能
            3.3.3.1 静态燃烧生烟性能
            3.3.3.2 热稳定性
        3.3.4 机理探讨
    3.4 本章小结
第四章 FeO-LDHs对软质PVC的阻燃抑烟及机理探究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 Fe-LDHs的制备
            4.2.1.1 双滴法
            4.2.1.2 成核/晶化隔离法
        4.2.2 PVC和Fe-LDHs/PVC复合材料的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 LDHs的表征
            4.3.1.1 XRD表征
            4.3.1.2 SEM表征
            4.3.1.3 TG-DTG表征
        4.3.2 Fe-LDHs/PVC的性能
            4.3.2.1 静态生烟性能
            4.3.2.2 热稳定性
            4.3.2.3 动态燃烧释热和生烟性能
        4.3.3 热解分析
            4.3.3.1 TG-IR
            4.3.3.2 TG-MS
            4.3.3.3 气氛炉热解
        4.3.4 残炭的分析
            4.3.4.1 SEM-EDS
            4.3.4.2 XRD-Raman
        4.3.5 机理探讨
    4.4 本章小结
第五章 结论
本论文创新点
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书


【参考文献】：
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本文编号：3684191