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聚磷酸铵的改性及其在HDPE中的应用研究

作　者: 徐定红
导　师: 于杰；罗筑
学　校: 贵州大学
专　业: 材料学
关键词: 聚磷酸铵改性总体热稳定性高密度聚乙烯应用
分类号: TQ325.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 62次
引　用: 3次
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内容摘要

膨胀型阻燃剂由于其无卤、低烟、防溶滴等优点,日益受到人们的重视。目前所研究的膨胀型阻燃剂多以聚磷酸铵（APP）为基体,而APP存在易迁出、易吸潮、热分解温度低等缺点,这使其应用受到限制。本文针对这些缺点,用三聚氰胺（MEL）改性APP,以期解决上述问题。本文用热活化改性方法对不同聚合度的APP进行改性,重点研究产物热活化聚磷酸铵（HAPP）中P₂O₅含量、水溶解度及活化率。通过MEL与HAPP反应制得HMAPP,并考察不同条件下HAPP和MEL的反应程度,分析反应物配比对反应的影响,结合改性前后阻燃剂的分子结构、水溶性得出:在反应温度260℃下反应4小时,MEL和APP的最佳反应比例为MEL添加量为20%～30%。将不同聚合度的APP填充HDPE制备复合材料,以氧指数法（LOI）和水平-垂直燃烧法考查阻燃性能,研究表明高聚合度APP对HDPE阻燃效果明显,添加30%可以使高密度聚乙烯的LOI值达到24以上,满足FV-0标准;本文结合TG对高密度聚乙烯的热稳定性能与阻燃关系进行探讨,研究表明APP同时在气相和凝固相起作用,高聚合度APP具有优异的残炭率和热稳定性;用新的热稳定性评价方法“OSE”,建立材料热稳定性能与阻燃性能间关系,研究表明OSE可定量衡量复合材料热稳定性,提高材料总体热稳定性能,有助于提升材料阻燃性能;通过观测试样在控温电阻炉内燃烧过程,结合扫描电镜观测燃烧试样残留物的表面微观结构,提出了高聚合度APP阻燃HDPE反应机理与成炭过程模型,并用Criado法验证APP的阻燃机理与成炭过程模型。另外,本文还比较研究APP、MAPP、HMAPP填充HDPE复合材料热稳定性能、阻燃性能、力学性能之间关系,结果表明:HMAPP的添加在提高复合材料的热稳定性能方面优于APP与MAPP;通过测量复合材料表面电阻,间接衡量材料中阻燃剂的抗渗析性能,发现热活化改性使聚磷酸铵抗渗析性能提高。

全文目录

目录  5-8
摘要  8-9
Abstract  9-10
第一章前言  10-11
第二章综述  11-24
  2.1 聚合物的材料的燃烧特性  11-13
    2.1.1 聚合物的燃烧过程  11-12
    2.1.2 聚合物的燃烧机理  12-13
  2.2 聚合物阻燃  13-17
    2.2.1 阻燃剂阻燃机理  13-14
    2.2.2 阻燃剂分类  14-16
    2.2.3 阻燃剂的发展方向  16-17
  2.3 聚磷酸铵阻燃研究  17-24
    2.3.1 聚磷酸铵的化学式与结构  17-18
    2.3.2 聚磷酸铵的性质  18
    2.3.3 磷系阻燃剂的阻燃机理  18-19
    2.3.4 聚磷酸铵的研究进展  19-24
第三章聚磷酸铵的热活化研究  24-31
  3.1 前言  24
  3.2 主要实验原料  24
  3.3 主要实验仪器设备  24-25
  3.4 实验方案及流程  25
  3.5 实验测试及表征方法  25-27
    3.5.1 P_2O_5含量的测定  25-26
    3.5.2 水溶解度的测定  26
    3.5.3 pH值的测定  26
    3.5.4 APP-1平均热活化率的计算  26-27
  3.6 实验结果与分析  27-30
    3.6.1 活化对产物P_2O_5含量的影响  27-28
    3.6.2 活化对产物水溶解度的影响  28-29
    3.6.3 活化对产物pH值的影响  29-30
    3.6.4 活化条件对APP-1热活化率的影响  30
  3.7 小结  30-31
第四章密胺改性热活化聚磷酸铵的研究  31-38
  4.1 前言  31
  4.2 主要实验原料  31
  4.3 主要实验仪器设备  31
  4.4 实验方案及流程  31-32
  4.5 实验测试及表征方法  32-33
    4.5.1 P_2O_5含量的测定  32
    4.5.2 APP水溶解度的测定  32
    4.5.3 APP水溶液pH值的测定  32
    4.5.4 APP官能团的测定  32-33
    4.5.5 反应接枝率计算  33
    4.5.6 APP热稳定性能的测定及评价方法  33
  4.6 实验结果与分析  33-36
    4.6.1 改性条件对产物P_2O_5含量的影响  33
    4.6.2 改性条件对产物水溶解度的影响  33-34
    4.6.3 改性条件对产物pH值的影响  34
    4.6.4 产物官能团的变化  34-35
    4.6.5 反应对产物接枝率的影响  35-36
    4.6.6 改性条件对产物热稳定性能的影响  36
  4.7 反应产率  36-37
  4.8 小结  37-38
第五章聚磷酸铵在HDPE中的应用  38-62
  5.1 前言  38
  5.2 主要实验原料  38-39
  5.3 主要实验仪器设备  39
  5.4 实验方案及流程  39
  5.5 实验测试及表征方法  39-41
    5.5.1 复合材料热稳定性能测试与评价  39-40
    5.5.2 复合材料阻燃性能测试  40-41
    5.5.3 复合材料力学性能测试  41
    5.5.4 阻燃剂抗渗析性能测试  41
  5.6 实验结果与分析  41-53
    5.6.1 APP-1/HDPE复合材料总体热稳定性能测试与评价  41-43
    5.6.2 APP/HDPE复合材料阻燃性能  43-44
    5.6.3 APP-1/HDPE复合材料总体热稳定性能与阻燃性能间的关系  44-45
    5.6.4 APP-1阻燃HDPE模型建立  45-51
    5.6.5 APP/HDPE复合材料力学性能  51-52
    5.6.6 阻燃剂的抗渗析性能  52-53
  5.7 聚磷酸铵在高密度聚乙烯中的阻燃机理研究  53-60
    5.7.1 热分析动力学研究方法及机理验证的基本原理  53-55
    5.7.2 APP-1热氧化降解的动力学过程分析及反应机理验证  55-56
    5.7.3 HDPE热氧化降解的动力学过程分析及反应机理验证  56-58
    5.7.4 APP-1/HDPE复合材料热氧化降解的动力学过程分析及反应机理验证  58-60
  5.8 小结  60-62
第六章活化改性聚磷酸铵在HDPE中的应用  62-66
  6.1 前言  62
  6.2 主要实验原料  62
  6.3 主要实验仪器设备  62
  6.4 实验流程  62
  6.5 实验测试及表征方法  62-63
    6.5.1 材料热稳定性能测试与评价  62
    6.5.2 复合材料阻燃性能测试  62-63
    6.5.3 复合材料力学性能测试  63
    6.5.4 阻燃剂抗渗析性能测试  63
  6.6 实验结果与分析  63-65
    6.6.1 热稳定性能比较研究  63-64
    6.6.2 阻燃性能比较  64
    6.6.3 力学性能比较  64-65
    6.6.4 阻燃剂的抗渗析性能比较  65
  6.7 小结  65-66
第七章创新点与结论  66-67
致谢  67-68
主要参考文献  68-72
附录  72-73

聚磷酸铵的改性及其在HDPE中的应用研究

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