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氢氧化镁表面改性及其性能研究

作　者: 闫海妮
导　师: 张正方
学　校: 新疆大学
专　业: 化学
关键词: 氢氧化镁表面改性阻燃剂红外化学成像
分类号: TQ314.248
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着环境保护和火灾安全意识的不断增强,氢氧化镁作为聚合物无卤消烟型阻燃剂正受到越来越多的重视。但由于氢氧化镁的阻燃效率低,在聚合物材料中填充量大,致使材料的力学性能变差,严重影响了其应用。因此,要对氢氧化镁表面进行改性,提高其在聚合物材料中的相容性,从而改善聚合物复合材料的力学性能。本论文的主要研究内容是:(1)采用硬脂酸和硬脂酸钠对氢氧化镁进行表面改性处理,分别分析了改性剂的用量、反应时间、反应温度对改性效果的影响,通过单因素条件改变实验确定最佳改性条件;将改性前后的氢氧化镁分别以4:6和7:3的质量比和聚氯乙烯(PVC SG-5)共混,研究其分散性优劣。实验结果表明:改性剂用量8%(相对干粉质量),反应时间40 min,反应温度70℃时硬脂酸钠比硬脂酸的改性效果好;扫描电子显微镜和红外化学成像的方法分析表明脂酸钠改性的氢氧化镁在PVC中的分散性较硬脂酸改性的氢氧化镁在PVC中的分散性好。(2)采用油酸、油酸/聚乙二醇-600作为表面修饰剂,分别通过化学沉淀法一步制备了表面疏水的氢氧化镁纳米粒子;用此方法,改用硬脂酸盐以及硬脂酸盐/聚乙二醇-600作为表面修饰剂,制备表面疏水的氢氧化镁纳米粒子。实验结果表明:加入聚乙二醇-600,制备的纳米粒子晶粒较小;红外化学成像分析表明硬脂酸盐中改性效果较佳的为硬脂酸钠,在PVC中有较好的分散性。(3)采用原位无皂乳液聚合法制备氢氧化镁/聚苯乙烯纳米复合材料,用红外、热重等方法分析了改性效果,结果表明氢氧化镁表面接枝上了聚苯乙烯,氢氧化镁/聚苯乙烯纳米复合材料具有良好的热稳定性。(4)将10%、20%、30%、40%(质量百分含量)不同含量的Mg (OH )2、SS- Mg (OH )2分别通过熔融共混填充到聚乙烯中,通过比较聚合物复合材料的燃烧性能和机械力学性能,得到复合材料的最佳配比。实验结果表明:20%的改性氢氧化镁作阻燃剂制备聚合物复合材料,较好兼顾了力学性能和阻燃性能。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-10
第一章绪论  10-23
  1.1 阻燃剂的分类  10-12
    1.1.1 反应型阻燃剂  10-11
    1.1.2 添加型阻燃剂  11-12
    1.1.3 复合阻燃剂  12
  1.2 填料型阻燃剂的表面修饰方法  12-18
    1.2.1 阻燃剂超细化方法  12-13
      1.2.1.1 物理方法  13
      1.2.1.2 化学方法  13
    1.2.2 微胶囊化方法  13-14
    1.2.3 表面改性方法  14-18
      1.2.3.1 机械化学法  15
      1.2.3.2 表面物理修饰法  15
      1.2.3.3 表面化学修饰法  15-18
      1.2.3.4 沉淀反应法  18
      1.2.3.5 高能表面反应法  18
  1.3 填料型阻燃剂表面修饰效果的表征方法  18-20
    1.3.1 沉降法  18-19
    1.3.2 活化指数法  19
    1.3.3 吸油量法  19
    1.3.4 红外光谱法  19
    1.3.5 热重分析法  19-20
    1.3.6 扫描电镜法  20
    1.3.7 XRD 分析法  20
  1.4 氢氧化镁阻燃剂的阻燃机理及其应用进展  20-22
    1.4.1 氢氧化镁阻燃剂的阻燃机理  20
    1.4.2 氢氧化镁阻燃剂的应用进展  20-22
  1.5 本论文的研究意义  22
  1.6 本论文的研究内容  22-23
第二章阴离子表面活性剂湿法修饰超细氢氧化镁及其性能研究  23-31
  2.1 实验部分  23-25
    2.1.1 试剂与仪器  23-24
    2.1.2 实验方法  24
    2.1.3 测试方法  24-25
      2.1.3.1 DOP 吸油量测定  24
      2.1.3.2 IR CH_3 吸收峰和OH 吸收峰高度测定  24-25
  2.2 结果与讨论  25-29
    2.2.1 吸油量变化分析  25-26
    2.2.2 FT-IR 分析  26-27
    2.2.3 XRD 分析  27-28
    2.2.4 改性前后微米级氢氧化镁在PVC 中的分散性的SEM 分析  28
    2.2.5 改性前后微米级氢氧化镁在PVC 中的分散性的红外化学成像分析  28-29
  2.3 本章小结  29-31
第三章一步沉淀法制备表面疏水性纳米氢氧化镁  31-44
  3.1 实验部分  31-33
    3.1.1 试剂与仪器  31-32
    3.1.2 试验方法  32-33
    3.1.3 测试方法  33
  3.2 结果与讨论  33-43
    3.2.1 油酸用量对实验结果的影响  33
    3.2.2 反应温度对实验结果影响  33-34
    3.2.3 反应时间对实验结果影响  34-35
    3.2.4 不同沉淀剂  35
    3.2.5 油酸/聚乙二醇-600 协同改性效果  35-37
    3.2.6 不同硬脂酸盐改性效果  37-43
      3.2.6.1 FT-IR 分析  37-39
      3.2.6.2 XRD 分析  39-41
      3.2.6.3 红外化学成像  41-43
  3.3 本章小结  43-44
第四章原位聚合法制备氢氧化镁/聚苯乙烯纳米复合粒子  44-48
  4.1 实验部分  44-46
    4.1.1 试剂与仪器  44-45
    4.1.2 试验方法  45-46
      4.1.2.1 精制苯乙烯  45
      4.1.2.2 合成氢氧化镁纳米粒子  45
      4.1.2.3 用硬脂酸钠改性纳米氢氧化镁  45
      4.1.2.4 用无皂乳液聚合法制备氢氧化镁/聚苯乙烯纳米复合材料  45-46
    4.1.3 测试方法  46
  4.2 结果与讨论  46-47
    4.2.1 红外分析(FT-IR)  46-47
    4.2.2 热失重分析(TG-DTA)  47
  4.3 本章小结  47-48
第五章 Mg (OH )_2和SS- Mg (OH )2/LDPE 复合材料的性能研究  48-57
  5.1 实验部分  49-50
    5.1.1 原料和仪器  49
    5.1.2 测试样品制备  49
    5.1.3 Mg (OH )_2 和SS- Mg (OH )2/LDPE 复合材料的力学性能和燃烧性能测试  49-50
  5.2 结果与讨论  50-56
    5.2.1 Mg (OH )_2、SS- Mg (OH )_2 填充量对复合材料屈服强度的影响  53-54
    5.2.2 Mg (OH )_2、SS- Mg (OH )_2 填充量对复合材料拉伸强度的影响  54
    5.2.3 Mg (OH )_2、SS- Mg (OH )_2 填充量对复合材料断裂伸长率的影响  54-55
    5.2.4 Mg (OH )_2、SS- Mg (OH )_2 填充量对复合材料弹性模量的影响  55-56
    5.2.5 Mg (OH )_2 / LDPE 和SS- Mg (OH ) / LDPE 复合材料的水平燃烧性能测试  56
  5.3 本章小结  56-57
参考文献  57-75
在读期间发表论文清单  75-76
致谢  76

氢氧化镁表面改性及其性能研究

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