铜螯合物协同膨胀阻燃TPU火灾安全设计与机理研究

发布时间：2022-11-03 18:34

　　铜螯合物是一种中心原子为铜的螯合配合物,而铜又作为过渡金属的一员,具有催化成炭,热稳定性高的优点,在阻燃领域应用中炽手可热。与此同时,热塑性聚氨酯弹性体（TPU）被公认为是一种绿色环保、性能优异的新型高分子材料。它具有高强度、高拉力、塑韧性好、耐磨耐油,与其他聚氨酯材料相比具有更好的弹性。但它本身具有易燃性,燃烧时还会释放大量的浓烟,同时有熔融物滴落,容易引起其他易燃物的燃烧。因此提高TPU的火灾安全性是众多领域都需要急迫解决的问题。传统的膨胀型阻燃剂,低烟,无毒,阻燃效率高,但是具有添加量大,原本的机械性能会降低的缺点,而铜螯合物出现在人们视线,因此探寻新型协效膨胀阻燃体系,提高TPU的火灾安全性是本文研究的重点。针对以上问题,本文合成了四种铜螯合配合物,分别为水杨醛铜（CuSA）,水杨醛肟铜（CuSAO）,富马酸铜（fu-Cu）和咪唑铜（Im-Cu）。铜螯合物与聚磷酸铵（APP）组成协同膨胀阻燃体系,制备了具有防火安全性的阻燃TPU,并研究其阻燃机理。本文通过锥形量热仪（CCT）、极限氧指数（LOI）、烟密度测试（SDT）、微型量热仪（MCC）、光电子能谱（XPS）、热重分析（TG... 

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 热塑性聚氨酯弹性体(TPU)简介
    1.2 阻燃TPU的研究现状
        1.2.1 磷系阻燃剂
        1.2.2 氮系阻燃剂
        1.2.3 硅系阻燃剂
        1.2.4 膨胀型阻燃剂
        1.2.5 协同阻燃体系
    1.3 铜系化合物在阻燃中的应用
    1.4 研究想法和研究内容
        1.4.1 研究想法
        1.4.2 研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验材料
    2.2 结构表征及性能测试
        2.2.1 锥形量热仪(CCT)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.3 微型量热仪(MCC)
        2.2.4 烟密度测试仪(SDT)
        2.2.5 极限氧指数测试(LOI)
        2.2.6 X射线光电子能谱(XPS)
        2.2.7 气相裂解色谱-质谱联用技术(GC-MS)
        2.2.8 热重分析及热重红外联用(TG-IR)
        2.2.9 力学性能测试
第三章 水杨醛铜协同膨胀阻燃TPU的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 水杨醛铜(CuSA)的制备
        3.2.2 水杨醛铜(CuSA)的表征
        3.2.3 阻燃TPU复合材料的制备
        3.2.4 测量方法
    3.3 TPU-APP-Cu SA复合样品的火灾性能研究
        3.3.1 锥形量热仪测试(CCT)
        3.3.2 炭渣光电子能谱测试(XPS)
        3.3.3 烟密度测试(SDT)
        3.3.4 微型量热仪测试(MCC)
        3.3.5 热重分析及热重红外联用(TG-IR)
    3.4 本章小结
第四章 水杨醛肟铜协同膨胀阻燃TPU的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 水杨醛肟铜(CuSAO)的制备
        4.2.2 CuSAO的表征
        4.2.3 阻燃TPU复合材料的制备
        4.2.4 测量方法
    4.3 TPU-APP-Cu SAO复合材料的防火性能研究
        4.3.1 锥形量热仪测试(CCT)
        4.3.2 残炭的Mass图及SEM-EDS测试
        4.3.3 炭渣光电子能谱测试(XPS)
        4.3.4 烟密度测试(SDT)
        4.3.5 微型量热仪测试(MCC)
        4.3.6 热重实验及热重红外联用结果(TG-IR)
    4.4 本章小结
第五章 富马酸铜协同膨胀阻燃TPU的研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 富马酸铜的制备
        5.2.2 富马酸铜的表征
        5.2.3 阻燃TPU复合材料制备
        5.2.4 测试方法
    5.3 TPU-APP-富马酸铜(fu-Cu)火灾性能研究
        5.3.1 锥形量热仪测试(CCT)
        5.3.2 炭渣光电子能谱测试(XPS)
        5.3.3 气相裂解色谱-质谱联用(GC-MS)测试
        5.3.4 热重测试及热重红外联用测试(TG-IR)
    5.4 本章小结
第六章 咪唑铜协同膨胀阻燃TPU的研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 合成咪唑铜
        6.2.2 咪唑铜的表征
        6.2.3 阻燃TPU复合材料的制备
        6.2.4 测试方法
    6.3 TPU-APP-咪唑铜(Im-Cu)复合材料的防火性能研究
        6.3.1 锥形量热仪测试(CCT)
        6.3.2 炭渣照片及SEM图像
        6.3.3 炭渣光电子能谱测试(XPS)
        6.3.4 热重分析及热重红外联用测试(TG-IR)
    6.4 本章小结
第七章 全文总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型磷系阻燃剂的合成及应用[J]. 王琦研,段宝荣,韩静,张苗苗,段小宁,段瑶瑶.  皮革与化工. 2019(06)
[2]2019年聚氨酯行业大事记——新品发布篇[J].   环球聚氨酯. 2019(11)
[3]2019年聚氨酯行业大事记——新品发布篇[J].   环球聚氨酯. 2019 (11)
[4]E-TPU颗粒在塑胶跑道的应用浅谈[J]. 黄荣庆.  聚氨酯工业. 2019(05)
[5]三聚氰胺氰尿酸盐阻燃剂在聚酯中的应用[J]. 刘宏伟,李昀,孙华平,严岩,朱福和,刘峰,王伟.  合成技术及应用. 2019(02)
[6]硅系阻燃剂作用机理及应用进展[J]. 宋远超,陈国文,姚慧玲,赵丹南.  有机硅材料. 2018(06)
[7]三嗪膨胀阻燃剂/硅酸镁协效阻燃TPU的制备及性能研究[J]. 姜洪丽.  中国塑料. 2018(07)
[8]磷氮阻燃剂的发展现状及趋势[J]. 付琬璐.  山西农经. 2017(24)
[9]锥形量热仪方法国内外标准对比分析[J]. 覃况,徐晶晶.  标准科学. 2017(10)
[10]无卤阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料研究进展[J]. 周颖,张道海,何敏,秦舒浩,于杰.  塑料助剂. 2017(04)

博士论文
[1]过渡金属—有机框架材料设计及其阻燃聚合物复合材料的性能研究[D]. 侯雁北.中国科学技术大学 2019

硕士论文
[1]富马酸（盐）阻燃热塑性聚氨酯弹性体的研究[D]. 魏志彪.青岛科技大学 2019
[2]二维超薄过渡金属化合物基环氧树脂的阻燃性能研究[D]. 张漫漫.江苏大学 2019
[3]咪唑并邻菲罗啉类配体与稀土/过渡金属配合物的合成、结构及性质研究[D]. 梁媛媛.西北大学 2019
[4]基于咪唑结构的新型磷光金属配合物的合成及性能研究[D]. 杨富至.兰州交通大学 2018
[5]无机阻燃剂在聚氨酯材料中的协效阻燃研究[D]. 刘亮.安徽建筑大学 2016
[6]无卤阻燃聚醚型聚氨酯材料的研究[D]. 胡志刚.华南理工大学 2013
[7]多金属氧酸盐的组装与仿生功能的分子设计[D]. 张伟松.苏州大学 2013



本文编号：3700411