收藏本站
《大连理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

层状镁铝氢氧化物的设计合成与阻燃性研究

李鑫  
【摘要】: 层状镁铝氢氧化物是由金属离子填充的氧八面体结构构成的层状化合物。由于其组成和结构特点使其具有优异的抑烟性和阻燃性,这类化合物在阻燃聚合物复合材料领域有重要的应用价值和前景。层状镁铝氢氧化物在聚合物中应用时仍未解决的几个关键问题包括:自身具有亲水性,极性与聚合物基体相差较大引起复合时分散不均;阻燃效率低,为使复合材料达到相关的阻燃测试标准,填充量需要60wt%以上,这常常引起基体材料综合性能的降低。本文以层状水镁石为切入点,研究其超细和表面改性工艺,在此基础上,通过改性水镁石与晶须的复配增强作用、层状结构中元素的调变增强作用及镁铝氢氧化物的层状结构设计等进一步提高阻燃性或降低填充量,并改善复合材料的力学性能。具体内容如下: 1.水镁石机械力化学法超细改性及其阻燃性能研究。以325目水镁石为原料,利用行星式球磨技术对其进行了超细化研究,建立水镁石行星球磨粉碎动力学方程,得到最佳球磨工艺参数,同时在球磨过程中加入表面活性剂同步实现粉体的改性。通过激光粒度仪、SEM、粘度测试、活化率测试、接触角测试仪对处理前后的粉体进行了粒度、形貌及表面性质的表征。结果表明,在介质填充率50%,球磨转速520r/min,球磨时间50min,表面活性剂量占粉体质量的2%的研磨条件下,水镁石粉体D9o由32.75μm降到1.26gm,且形貌均匀,同时粉体表面呈亲油性,接触角达到131°。将处理前后的粉体应用于聚酯材料并比较聚酯复合材料的阻燃性能。在相同添加量(45wt%)条件下,超细改性前后水镁石填充聚酯复合材料热释放速率峰值分别为194.9 kW/m2、183.7 kW/m2。 2. NaAl(OH)2CO3晶须制备及其与超细改性水镁石复合阻燃性能研究。采用醇盐水热法制备NaAl(OH)2CO3晶须,探讨了反应物配比、初始pH值、反应温度、反应时间对产物形貌的影响。在初始溶液的pH=10,Na/Al摩尔比3,反应温度120℃,反应时间15h条件下,合成的NaAl(OH)2CO3晶须长度为10-20μm,长径比为20~40,外形规整,分散性好。基于复配增强作用,将制得的晶须与层状水镁石复合应用于乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)材料,比较了不同配比水镁石与NaAl(OH)2CO3对EVA材料性能的影响。复合材料LOI和UL-94阻燃测试结果表明,总添加量保持50wt%,水镁石填充EVA复合材料的氧指数为27,未能通过UL94测试,复合材料拉伸强度为11.21MPa,断裂伸长率为130%。NaAl(OH)2CO3/;水镁石配比为5:45时,复合材料氧指数为32,并通过了UL94V-0级别。复合材料拉伸强度为12.25MPa,断裂伸长率为214%,分别提高了9%、64%。 3.类水滑石(LDHs)结构的MgAlFe-CO3氢氧化物制备及阻燃性能研究。基于铁催化交联成炭作用,采用尿素水热法制备六方片状MgAlFe-CO3氢氧化物,研究了反应物浓度、尿素/(Al3++Fe3+)摩尔比、反应时间、反应温度等对产物形貌的影响。在镁、铝、铁离子总浓度为0.2M,尿素与三价离子摩尔比例为7,反应时间18h,反应温度140℃,产物的直径为2-3μm,厚度0.3μm。采用熔融共混法制备了不同配方的EVA复合材料。结果表明,元素的分子水平复合更利于发挥各自的阻燃作用,实现元素复合阻燃增强作用。将添加MgAlFe-CO3的EVA复合材料分别与添加水镁石、MgAl-CO3的EVA复合材料比较发现:其阻燃性显著提高,氧指数达到33,后两者氧指数分别为27和27.8;并且该复合材料CO释放量最低。 4.LHS结构的羟基苯甲酸锌(ZHB)制备及阻燃性能研究。基于苯甲酸与聚苯乙烯(PS)相容性和插层复合作用,水热法合成了的羟基苯甲酸锌,并采用原位聚合法成功制备PS/ZHB纳米复合材料。考察了ZHB对PS的复合效果和阻燃性能。通过XRD、TEM和FT-IR表征复合材料的结构,通过TG、CONE分析了ZHB组分对PS热稳定化作用。实验结果表明ZHB层间距为1.46nm,可形成插层—层离混合的纳米复合结构,而水镁石与MgAlFe-CO3类水滑石的层间距只有0.48nm与0.79nm。PS/ZHB纳米复合材料的TGA数据表明以10%质量失重温度为比较点,纯PS和ZHS含量为1%的ZHS/PS纳米复合材料样品的热氧降解温度分别为376℃、401℃,提高了25℃。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ314.248

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱军,李毕忠;聚合物/无机纳米复合材料研究进展[J];化工新型材料;2000年10期
2 吴增刚,周持兴,程宝家;原位悬浮聚合制备酸性酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料(英文)[J];合成橡胶工业;2001年04期
3 张恒;张力;;纳米复合材料实用化技术前景[J];材料导报;2001年08期
4 钟厉,韩西;纳米复合材料的研究应用[J];重庆交通学院学报;2003年03期
5 张强,张立武,余大兵,杨延涛;纳米技术在复合材料中的应用及其进展[J];纤维复合材料;2003年04期
6 魏风艳,巩强,严生;聚合物—粘土纳米复合材料[J];材料导报;2003年S1期
7 王平华,徐国永,宋功品;聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备及结构[J];高分子材料科学与工程;2004年04期
8 刘治国,欧育湘,吴俊浩;MPP/PER/APP系统阻燃的PA6/OMMT纳米复合材料的燃烧特性[J];功能高分子学报;2004年04期
9 ;专利介绍[J];橡胶科技市场;2004年01期
10 ;纳米复合物阻燃剂[J];阻燃材料与技术;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张文龙;吴月;王暄;赵洪;吉超;;制备MgO/LDPE纳米复合材料共混方式与性能的研究[A];第十三届全国工程电介质学术会议论文集[C];2011年
2 都佩华;林鹏飞;张运湘;陈韶辉;朱肖楠;宋义虎;郑强;;相形貌对聚氯乙烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/碳酸钙纳米复合材料形变机理的影响[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
3 张文龙;杜阳;王暄;杨佳明;赵洪;穆娟;;溶-熔共混法制备LDPE/SiO_x纳米复合材料的电性能研究[A];第十三届全国工程电介质学术会议论文集[C];2011年
4 古菊;周扬波;杜杨;贾德民;罗远芳;;NR/改性CaCO_3纳米复合材料的形态与力学性能[A];第二届全国橡胶制品技术研讨会论文集[C];2003年
5 倪士民;李青山;吴洪江;马玉坤;;P(AN-VAc)/Clay纳米复合材料的微型化学制备研究[A];微型化学实验专辑论文集[C];2004年
6 沈辰飞;马路遥;郑明波;赵斌;邱旦峰;潘力佳;曹洁明;施毅;;SnS_2/石墨烯纳米复合材料的合成以及在锂离子电池中的应用研究[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
7 毋伟;张魁;沈淑玲;成翠兰;王志琰;王冕;陈建峰;;以Pickering乳液为基础纳米复合材料的合成[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
8 秦亚伟;王宁;董金勇;;适用于工业化的聚烯烃纳米复合材料的原位制备方法[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
9 蔡长君;季辰辰;鲁振江;包淑娟;;一步电化学合成铂-石墨烯纳米复合材料对葡萄糖的无酶催化[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年
10 林嘉平;王立权;;高分子纳米复合材料[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 王海霞;纳米复合材料将广泛应用到新能源领域[N];中国能源报;2009年
2 刘霞;高效存储氢的纳米复合材料研制成功[N];科技日报;2011年
3 毕文;纳米复合材料产业化需长期培养[N];中国建材报;2011年
4 刘霞;石墨烯纳米复合材料可提升电池性能[N];科技日报;2011年
5 蔡忠仁;纳米复合材料净化空气效果好[N];中国化工报;2010年
6 宋玉春;纳米复合材料能否风行?[N];中国石化报;2005年
7 李闻芝;纳米复合材料产业化研讨会将开[N];中国化工报;2004年
8 李伟;汽车用上纳米复合材料部件[N];中国化工报;2004年
9 王林;备受关注的纳米复合材料[N];中国有色金属报;2003年
10 华成;华人学者首次合成超磁性能纳米复合材料[N];中国有色金属报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李鑫;层状镁铝氢氧化物的设计合成与阻燃性研究[D];大连理工大学;2010年
2 赵明;双螺杆反应挤出纺丝级PA6/蒙脱土纳米复合材料的研究[D];东华大学;2005年
3 刘梅;金属(金属氧化物)/氧化铝纳米复合材料的制备、结构及性能研究[D];吉林大学;2006年
4 倪勇;含苯基多面齐聚倍半硅氧烷的高分子的结构与性能研究[D];上海交通大学;2007年
5 董正平;喹啉修饰SBA-15介孔分子筛纳米复合材料的制备及其作为荧光纳米探针的性能研究[D];兰州大学;2011年
6 徐平;导电聚合物及其纳米复合材料的制备和性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 左胜武;聚乙烯基石墨纳米复合材料的制备、结构和导电行为及机理研究[D];四川大学;2004年
8 孔庆红;聚合物/铁蒙脱土纳米复合材料的制备及阻燃机理研究[D];中国科学技术大学;2006年
9 邱龙臻;聚合物基层状双氢氧化物和氢氧化镁纳米复合材料的研究[D];中国科学技术大学;2006年
10 丁鹏;聚烯烃/层状双氢氧化物纳米复合材料的制备及性能研究[D];中国科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 戴绍明;聚合物乳液/MMT共混物涂层:结构的形成与涂层性能[D];浙江大学;2005年
2 向丽;线性低密度聚乙烯无卤阻燃体系及其协效作用的研究[D];华南理工大学;2010年
3 王慧;ZnO/Ag纳米复合材料的金属、非金属掺杂及其光催化性能研究[D];青岛科技大学;2010年
4 王璞玉;基于纳米复合材料的低能耗热流控制模块研究[D];浙江大学;2011年
5 李涛海;钛酸盐系列层状纳米光催化复合材料的合成及性质[D];华侨大学;2004年
6 李永波;铁氧体/聚吡咯和镍/硫化锌磁性复合材料的制备与表征[D];中南大学;2010年
7 李伟;壳聚糖基纳米复合材料的制备及性能研究[D];青岛科技大学;2010年
8 何浩礼;聚酰胺6及聚酰胺6/SiO_2纳米复合材料流变力学性能研究[D];湘潭大学;2010年
9 张燕玲;碳纳米材料及其磁功能化组装的研究[D];东华大学;2011年
10 臧杨;聚苯胺—铁氰化镍纳米复合材料的可控制备与电化学性能[D];太原理工大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026