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聚合物/水滑石类层状双氢氧化物复合材料的制备和结构性能研究

杜隆超  
【摘要】:本论文探讨了聚合物/层状双氢氧化物(LDH)纳米复合材料的制备方法,并对其形貌结构和性能进行了表征。采用溶液插层和熔融插层法制备了聚碳酸丙烯酯(PPC)/Mg_3Al LDH、线性低密度聚乙烯(LLDPE)/Mg_3Al LDH和Nylon 6/Mg_3Al LDH剥离纳米复合材料。同时研究了合成条件对水滑石结晶形态结构、热降解行为和EVA/水滑石阻燃性能的影响,以及水滑石与微胶囊化红磷的协同效应。主要研究内容包括: 1.以环己酮为溶剂采用溶液插层方法将PPC链插入有机修饰的MgAl-LDH片层制得PPC/MgAl-LDH纳米复合材料。热重分析表明,含有少量LDH纳米片层的复合材料的热稳定性才有可能提高,这是因为剥离的LDH片层不仅有阻隔效果能够提高PPC树脂的热稳定性,但同时它是一种弱碱对PPC具有负的催化降解效果。在20%失重时,含有1%OMgAl LDH的PPC/MgAl-LDH纳米复合材料比纯PPC树脂的热稳定性高10℃。力学性能测试表明,含有5%LDH的PPC/MgAl-LDH纳米复合材料的拉伸强度和杨氏模量分别为36.9 Mpa和1303MPa,比纯PPC分别高72%和57%。 2.采用熔融插层方法,将LLDPE插入部分有机修饰的MgAl-LDH(MgAl(H-DS))片层制得LLDPE/Mg_3Al LDH纳米复合材料。这种部分有机修饰的MgAl-LDH片层层间约一半的硝酸根离子被十二烷基硫酸根离子取代。DSC研究发现,剥离的LDH片层增加了LLDPE/Mg_3Al LDH纳米复合材料的结晶度,当LDH片层含量为5wt%时,LLDPE的熔融吸热峰温度提高大约5℃。TGA研究表明,在210~370℃的范围内,LLDPE/Mg_3Al LDH纳米复合材料快速成炭;在370℃以上,其热稳定性远高于纯LLDPE树酯;在40%失重时,含有10wt% MgAl(H-DS)片层的纳米复合材料的热稳定性比纯树脂高42℃。动态FTIR研究表明,在200~320℃范围内,纳米复合材料的热氧化过程相比纯LLDPE缓慢得多,这是因为剥离的MgAl(H-DS)片层在LLDPE降解时促进了成炭。 3.采用熔融插层法制备Nylon 6/MgAl-LDH纳米复合材料。DSC研究表明,2006102772.007.TIF


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