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新型HDPE/MMT复合阻燃材料的制备及性能研究

作　者: 王国利
导　师: 葛岭梅；周安宁
学　校: 西安科技大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: HDPE MMT 煤(CP) 膨胀型阻燃剂(IFR) 阻燃
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

聚合物/蒙脱土纳米复合材料具有独特的阻燃性能,与传统阻燃材料相比具有添加量小、无卤、对基体材料性能影响小等特点,因此高阻燃性能的聚合物/蒙脱土纳米复合材料的开发和相关理论研究受到广泛关注。但是聚合物/蒙脱土纳米复合材料不能满足一般材料阻燃性能的要求,因此需要对聚合物/蒙脱土纳米复合材料进行阻燃改性。本论文研究了煤及膨胀型阻燃剂对 HDPE/MMT 复合阻燃材料的阻燃性能的影响及协同阻燃机理。首先通过熔融插层法制备了 HDPE/MMT 复合阻燃材料和煤改性 HDPE/MMT 复合阻燃材料。通过 XRD,SEM,DSC,LOI 等对其结构和性能进行表征,结果表明:HDPE/MMT 复合阻燃材料为剥离型结构,当加入煤粉后该复合阻燃材料的剥离型结构没有明显的变化,说明煤粉的加入对蒙脱土在 HDPE 中的分散状态影响较小。煤粉的加入使 HDPE/MMT 复合阻燃材料的阻燃性能明显提高,极限氧指数由 18 提高到 21,这主要因为煤粉的加入可提高HDPE/MMT复合阻燃材料燃烧过程中的成炭量,并且此炭层为层状结构。为了进一步提高 HDPE/MMT 复合阻燃材料的阻燃性能,将聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氢胺(MEL)复配成膨胀型阻燃剂,与煤配合再次通过熔融插层法制备了煤/膨胀型阻燃剂改性 HDPE/MMT 复合阻燃材料。研究了煤/膨胀型阻燃剂对 HDPE/MMT 复合阻燃材料阻燃性能的影响。结果表明:煤/膨胀型阻燃剂同时加入可提高 HDPE/MMT 复合阻燃材料的阻燃性能,极限氧指数由 18 提高到 26,并且对其力学性能影响较小。而单独使用煤或膨胀型阻燃剂都不能有效改进 HDPE/MMT 复合阻燃材料的阻燃性能,说明煤/膨胀型阻燃剂对 HDPE/MMT 复合阻燃材料具有良好的协同阻燃作用。初步研究了煤/膨胀型阻燃剂改性 HDPE/MMT 复合阻燃材料的阻燃机理,认为煤中活性官能团的自由基捕捉作用和煤/膨胀型阻燃剂对 HDPE/MMT 复合阻燃材料的热稳定性能和残炭量改进作用在该复合阻燃材料阻燃性能中起重要作用。

全文目录

1 绪论  8-24
  1.1 前言  8-9
  1.2 蒙脱土的结构和特性  9-10
  1.3 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的结构及制备方法  10-11
  1.4 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的性质  11-16
    1.4.1 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的力学性能  11-12
    1.4.2 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的热性能  12
    1.4.3 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的阻隔性能  12
    1.4.4 聚合物/蒙脱土纳米复合材料的阻燃性能  12-16
  1.5 聚合物的一般阻燃机理  16-17
  1.6 膨胀型阻燃剂在聚烯烃中的应用  17-19
  1.7 煤的结构及煤基聚合物材料  19-22
    1.7.1 煤分子的化学结构模型  19-20
    1.7.2 煤的聚合物特性  20
    1.7.3 煤的芳香层片结构  20-21
    1.7.4 煤的官能团  21-22
  1.8 本课题的研究思路及技术路线  22-24
    1.8.1 本课题的研究思路  22-23
    1.8.2 本课题技术路线  23-24
2 煤改性HDPE/MMT 复合阻燃材料的制备及性能研究  24-40
  2.1 前言  24
  2.2 实验部分  24-26
    2.2.1 主要设备及仪器  24
    2.2.2 主要原料  24-25
    2.2.3 聚乙烯/蒙脱土母料的制备  25
    2.2.4 HDPE/MMT 复合阻燃材料的制备  25-26
    2.2.5 煤改性HDPE/MMT 复合阻燃材料的制备  26
    2.2.6 煤改性HDPE/MMT 复合阻燃材料的表征  26
  2.3 结果与讨论  26-38
    2.3.1 相容剂对聚乙烯/蒙脱土母料相形态及剥离程度的影响  26-29
    2.3.2 煤改性HDPE/MMT 复合阻燃材料的力学性能研究  29-32
    2.3.3 煤改性HDPE/MMT 复合阻燃材料的阻燃性能研究  32-38
  2.4 小结  38-40
3 煤/膨胀型阻燃剂改性HDPE/MMT 复合阻燃材料的研究  40-57
  3.1 前言  40
  3.2 实验部分  40-41
    3.2.1 主要设备及仪器  40
    3.2.2 主要原料  40
    3.2.3 CP/IFR 改性HDPE/MMT 复合阻燃材料的制备  40-41
    3.2.4 CP/IFR 改性HDPE/MMT 复合阻燃材料的表征  41
  3.3 结果与讨论  41-55
    3.3.1 煤/膨胀型阻燃剂改性HDPE/MMT 复合阻燃材料的力学性能研究  41-42
    3.3.2 煤/膨胀型阻燃剂改性HDPE/MMT 复合阻燃材料的阻燃性能研究  42-44
    3.3.3 煤/膨胀型阻燃剂改性HDPE/MMT 复合阻燃材料的阻燃机理研究  44-55
  3.4 小结  55-57
4 结论  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
附录1：热降解动力学方程推导(COAST-REDFERN 方法)  63-64
附录2：攻读硕士学位期间发表的论文  64-65
详细摘要  65-78

新型HDPE/MMT复合阻燃材料的制备及性能研究

内容摘要

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