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氢氧化镁的表面改性及其聚乙烯共混体系的研究

作　者: 梁勇
导　师: 李三喜
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 干法改性 氢氧化镁 高密度聚乙烯 共混 力学性能 阻燃性能
分类号: TQ320.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着人们对环境保护的高度重视,在评价、选择聚乙烯等聚烯烃材料性能时,除了考虑其阻燃性能外,低毒、低烟也是聚烯烃材料必不可少的指标。氢氧化镁是一种具有无毒、低烟、热稳定性好等优点的环保型无机阻燃剂,由于其表面呈亲水性,而聚乙烯表面呈疏水性,需要对氢氧化镁进行表面改性以改善其表面物理化学性质,增强其与聚乙烯材料的相容性,还需要提高阻燃聚乙烯复合材料的机械性能等。采用干法处理工艺对氢氧化镁进行表面改性,考察了改性温度、改性剂用量和改性时间对氢氧化镁的活化指数的影响,结果表明,提高改性剂温度、增加改性剂用量和改性时间均可以提高氢氧化镁的活化指数。确定氢氧化镁改性的最优条件为：改性温度控制在80℃,改性剂硬脂酸镁和KH570的用量分别为待改性氢氧化镁粉体质量的2.5%、0.5%,改性时间达到3h。FTIR、XRD和SEM结果表明改性后的氢氧化镁的活化指数高达98%以上、粒子极性得以降低、分散性得到明显提高。文中也对氢氧化镁/硼酸锌复合体系的改性进行了初步研究。将最优条件下改性前后的氢氧化镁与聚乙烯制成共混体系,随着氢氧化镁添加量的增加,氢氧化镁/聚乙烯共混体系的拉伸强度呈下降趋势,在添加量为20%时,与纯聚乙烯材料相比,改性前后氢氧化镁/聚乙烯共混体系的拉伸强度分别下降了8.22%、1.98%。氢氧化镁/聚乙烯共混体系的LOI值随着氢氧化镁添加量的增加逐渐增大,添加量为35%时,改性前后氢氧化镁/聚乙烯共混体系的LOI值分别为26.0、24.6。DSC、TGA和SEM结果表明改性氢氧化镁/聚乙烯共混体系相比未改性氢氧化镁/聚乙烯共混体系具有更好的热稳定性、加工性能且与聚乙烯基体有更好的相容性。将最优条件下改性的氢氧化镁/硼酸锌复合体系与聚乙烯制备共混体系,在阻燃剂添加量为35%的情况下,改变氢氧化镁与硼酸锌的配比时阻燃聚乙烯材料的拉伸强度保持在19.0-20.6MPa之间；适当调整硼酸锌的比例阻燃聚乙烯的氧指数仍保持在25.0左右且阻燃聚乙烯的加工性能和热稳定性得以提高,SEM结果表明改性后氢氧化镁/硼酸锌复合体系与聚乙烯基体具有较好的相容性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-22
  1.1 概述  11-12
  1.2 氢氧化镁阻燃机理及表面改性  12-17
    1.2.1 氢氧化镁的阻燃机理  12-14
    1.2.2 氢氧化镁的表面改性  14-17
  1.3 氢氧化镁/聚乙烯共混体系研究进展  17-19
    1.3.1 氢氧化镁/聚乙烯复合材料研究  17-18
    1.3.2 氢氧化镁协效阻燃聚乙烯的研究  18-19
  1.4 氢氧化镁及其阻燃聚乙烯的表征与测试方法  19-20
    1.4.1 表征方法  19
    1.4.2 测试方法  19-20
  1.5 氢氧化镁阻燃聚乙烯的发展趋势  20-21
  1.6 本文的研究意义和主要内容  21-22
第二章 实验部分  22-28
  2.1 实验原料与仪器设备  22-23
    2.1.1 实验原料  22
    2.1.2 实验仪器  22-23
  2.2 实验方法  23-25
    2.2.1 氢氧化镁的表面改性  23-24
    2.2.2 氢氧化镁/聚乙烯共混体系的制备  24-25
    2.2.3 氢氧化镁/硼酸锌阻燃聚乙烯材料的制备  25
  2.3 性能测试与表征  25-28
    2.3.1 Mg(OH)_2活化指数(H)的测定  25-26
    2.3.2 红外光谱(FTIR)分析  26
    2.3.3 X-射线衍射(XRD)分析  26
    2.3.4 扫描电镜(SEM)分析  26
    2.3.5 热失重(TGA)分析  26
    2.3.6 拉伸强度测试  26
    2.3.7 极限氧指数(LOI)  26-27
    2.3.8 示差扫描量热(DSC)分析  27
    2.3.9 流变性能测试  27-28
第三章 结果与讨论  28-54
  3.1 氢氧化镁的表面改性  28-41
    3.1.1 硅烷偶联剂KH570改性氢氧化镁  28-33
      3.1.1.1 KH570改性对氢氧化镁活化指数的影响  28-32
      3.1.1.2 KH570改性前后氢氧化镁的FTIR分析  32-33
    3.1.2 硬脂酸镁及其与硅烷偶联剂KH570复配改性氢氧化镁  33-39
      3.1.2.1 硬脂酸镁及KH570复配改性对氢氧化镁活化指数的影响  33-36
      3.1.2.2 硬脂酸镁及KH570复配改性前后氢氧化镁的FTIR分析  36-37
      3.1.2.3 硬脂酸镁及KH570复配改性前后氢氧化镁的XRD分析  37-38
      3.1.2.4 硬脂酸镁及KH570复配改性前后氢氧化镁的SEM分析  38-39
    3.1.3 氢氧化镁与硼酸锌复合体系改性试验  39-40
      3.1.3.1 硬脂酸镁与KH570改性对氢氧化镁与硼酸锌复合体系活化指数的影响  39-40
      3.1.3.2 氢氧化镁与硼酸锌复合体系改性后的SEM分析  40
    3.1.4 小结  40-41
  3.2 氢氧化镁/聚乙烯共混体系的研究  41-48
    3.2.1 氢氧化镁添加量对MH/HDPE共混体系的拉伸强度影响  41-42
    3.2.2 氢氧化镁添加量对MH/HDPE共混体系的极限氧指数(LOI)影响  42-43
    3.2.3 MH/HDPE共混体系的DSC分析  43-44
    3.2.4 MH/HDPE共混体系的TGA分析  44-46
    3.2.5 MH/HDPE共混体系拉伸断面的SEM分析  46
    3.2.6 MH/HDPE共混体系的流变性能  46-48
    3.2.7 小结  48
  3.3 氢氧化镁/硼酸锌复合体系阻燃聚乙烯的性能研究  48-54
    3.3.1 氢氧化镁/硼酸锌复合体系阻燃聚乙烯的拉伸强度和极限氧指数(LOI)分析  48-49
    3.3.2 氢氧化镁/硼酸锌复合体系阻燃聚乙烯的DSC分析  49-50
    3.3.3 氢氧化镁/硼酸锌复合体系阻燃聚乙烯的TGA分析  50-51
    3.3.4 氢氧化镁/硼酸锌复合体系阻燃聚乙烯拉伸断面的SEM分析  51-52
    3.3.5 氢氧化镁/硼酸锌复合体系阻燃聚乙烯的流变性能分析  52-53
    3.3.6 小结  53-54
第四章 结论  54-56
需进一步完善的工作  56-57
参考文献  57-61
在学研究成果  61-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 一般性问题 > 基础理论
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