有机/无机复合阻燃剂的制备表征及阻燃性能研究(2)

KeyWords： composite flame retardant; pentaerythritol phosphate melamine salt; pentaerythritol melamine polyphosphate; flame retardant property;
目录
1绪论.1
1.1有机/无机复合阻燃材料的研究现状与进展1
1.1.1有机/无机杂化膨胀阻燃材料.1
1.1.2有机物/氢氧化镁复合阻燃材料.2
1.1.3有机/无机纳米复合阻燃材料.2
1.1.4有机物/二氧化硅复合阻燃材料.2
1.2有机无机复合阻燃材料的制备方法.2
1.2.1溶胶-凝胶法.3
1.2.2聚合物基体原位聚合法3
1.2.3插层法3
1.2.4共混法4
1.3目前有机/无机复合阻燃材料研究存在的问题4
1.3.1复合原材料改性问题.4
1.3.2制备方法的问题.4
1.4选题意义.5
2实验部分6
2.1实验材料及设备6
2.2有机/无机复合阻燃剂的制备7
2.2.1样品制备的实验装置7
2.2.2样品制备.7
2.3有机/无机复合阻燃剂的表征7
2.2.1红外光谱仪7
2.2.2热重分析仪7
2.2.3PP成型.7
2.2.4氧指数（LOI）.8
3含氮磷有机阻燃剂的制备及表征.9
3.1含氮磷有机阻燃剂的制备.9
3.1.1季戊四醇双磷酸蜜胺盐的制备.9
3.1.2季戊四醇聚磷酸蜜胺盐的制备.10
3.2含氮磷有机阻燃剂的表征11
3.2.1反应物的表征.11
3.2.2季戊四醇双磷酸蜜胺盐的表征.11
3.2.3季戊四醇聚磷酸蜜胺盐的表征14
3.3小结16
4季戊四醇聚磷酸蜜胺盐复合阻燃剂的研究.17
4.1季戊四醇聚磷酸蜜胺盐/无机物复合阻燃剂的制备17
4.1.1表征和性能测试.17
4.2结论20
4.3季戊四醇聚磷酸蜜胺盐/无机物复合阻燃剂的制备20
4.3.1表征和性能测试21
4.4结论23
5复合阻燃剂对PP阻燃的影响.24
5.1氧指数测定24
5.2力学性能测试25
6全文总结.27
致谢.28
参考文献.29
1 绪论随着现代工业技术的迅速发展，高分子材料越来越受人们的青睐，它具有硬度高，拉伸强度高，耐水性好，耐腐蚀等优点[1]，然而同时，高分子材料还具有这一定的易燃性，所引起的火灾也让人不可小觑。阻燃剂也就越来越进入工业制造的视野，阻燃剂的作用[2]是防止材料被引燃并抑制材料燃烧时火焰的传播。目前，阻燃剂分为无机阻燃剂和有机阻燃剂两大类，无机阻燃剂主要有氢氧化镁、氢氧化铝、氧化镧、氧化锑、氧化锡硼酸锌等。有机阻燃剂有磷氮系和卤系阻燃剂两大类[3]。无机阻燃剂和有机阻燃剂有着其各自的特点[4,5]：无机阻燃剂的热稳定性好、无毒、不挥发、吸热、燃烧可形成致密的炭化层、高效，但其与材料聚合时，会影响材料的力学性能，且不利于材料加工。而有机阻燃剂具有低毒性、相容性好、合成技术简单、耐水性、力学性能强、低烟等优势，同样，也具有一些缺点，如：耐热性差、易挥发、分解物毒性大、发烟量大等。所以，为了增强阻燃剂的阻燃性，克服无机和有机阻燃剂各自的缺点，有必要进行有机/无机复合阻燃剂的研究。
1.1 有机/无机复合阻燃材料的研究现状与进展
1.1.1 有机/无机杂化膨胀阻燃材料膨胀型的阻燃剂具有较高的阻燃效率、无卤、少烟，在此种阻燃剂的聚合物燃烧的过程中，其阻燃机理主要为凝聚相阻燃，即能够在聚合物的表层形成蜂窝状膨胀的炭层，从而起到阻隔火源与基体之间可燃物、氧气和相互热传导的效果。那么，想要将膨胀型阻燃剂应用于聚合物的改性，其形成的炭层的时机（主要指温度）和所形成膨胀炭层的稳定性决定了其阻燃效果的发挥。于是，杨成武[6]等人研究了将所合成有机/无机杂化膨胀阻燃剂（HPSi-IFR）添加到 BDM/DBA 树脂中，制备了 BDM/DBA/HPSi-IFR 阻燃改性树脂。发现这样极大地改变了BDM/DBA树脂的宏观性能、热降解和热氧化降解行为。当HPSi-IFR 的添加量为 10wt%时，改性树脂在空气中的最大 Ea值为 491.4 KJ/mol，是纯树脂的2.5倍，而在氮气中的最大 Ea值 1130.4 KJ/mol，是纯树脂的 3.2倍。以上数据表明有机阻燃剂添加了无机物制成的阻燃剂能够有效提高 BDM/DBA树脂的阻燃性。也有韩纪鹏等人[7]将有机/无机复合膨胀阻燃剂（hIFR）添加到氰酸酯树脂（CE）中，制备了 hIFR/CE 阻燃复合材料。发现 hIFR 的加入能够降低固化反应温度，加速 CE 树脂的固化反应。例如，加入了 20wt%hIFR 的阻燃体系要比纯 CE 树脂体系的固化反应放热的峰值降低了66℃，改性树脂在高温下显现了较高的热稳定性。当 hIFR 添加量为 20wt%时，后者的 OI 值是前者的 1.8 倍。树脂的热释放速率（HRR）、热释放总量（THR）、质量损失速率（MLR）和比消光面积（SEA）等数值大幅度的下降。例如，当添加量为 5wt%时，hIFR/CE 树脂的 PHRR 和THR 仅是CE树脂的 32.3%和23.1%。有机/无机复合阻燃剂的制备表征及阻燃性能研究(2):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_34199.html