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《合肥工业大学》 2016年
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包覆红磷的制备及其在木塑复合材料中的阻燃研究

李娜  
【摘要】:本论文以氢氧化镁和聚乙烯(PE)为囊材,红磷为囊心,通过沉淀法制备了无机包覆红磷(IERP)和有机-无机双层包覆红磷(OIERP)阻燃剂。通过对合成工艺参数的优化,确定了无机包覆红磷合成的最优工艺条件,并将其应用于木塑复合材料中,考察两种包覆红磷阻燃剂对木塑复合材料的阻燃性能和力学性能的影响。运用热分析讨论木塑复合材料的热分解特性,通过单一升温速率法,计算材料的活化能,并通过加入阻燃剂后活化能的变化规律研究包覆红磷阻燃剂的阻燃机理。本论文主要研究结果如下:(1)通过直接沉淀法制备无机包覆红磷,利用单因素实验和正交实验确定无机包覆红磷制备的最优工艺条件:反应温度80℃,搅拌速度300r/min,氢氧化钠溶液浓度1mol/L,微胶囊红磷中氢氧化镁的比例30%。(2)利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、热重分析(TG)、傅里叶红外(FT-IR)等分析手段对两种包覆红磷阻燃剂的性能进行表征。结果表明,红磷表面被氢氧化镁和PE很好地包裹,颜色变浅,IERP和OIERP的包覆率分别为81.5%和91.4%,同时其吸湿率分别为2.5%和1.4%,抗氧化性分别为0.56 mg/(g·h)和0.16mmg/(g·h),相比于红磷的吸湿率(10.6%)和抗氧化性(8.24 mg/(g·h))均得到明显改善,无机包覆红磷阻燃剂在340~540℃范围内的失重率明显高于红磷约60%,其残炭量比红磷高34%左右。(3)将两种包覆红磷阻燃剂应用于木塑复合材料中,通过氧指数和垂直燃烧性能测试得到,木塑复合材料的氧指数随包覆红磷添加量的增加而增大,分别添加8%IERP和10%OIERP到木塑复合材料中,都能达到UL94 V-0级,表明氢氧化镁和红磷发挥了较好地阻燃作用,同时二者也可能具有协同效应。但木塑复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度均随包覆红磷添加量的增加而降低。(4)木塑复合材料的热解主要分为三个失重阶段:第一失重阶段(220~380℃),第二失重阶段(420~530℃),第三失重阶段(630~700℃),前两个阶段热解对应的活化能分别为37.3kJ/mol和69.8kJ/mol。加入无机包覆红磷阻燃剂的复合材料热解对应的活化能分别为37.5kJ/mol和53.4kJ/mol。阻燃剂的加入,使木塑复合材料在热解的第二失重阶段的活化能降低。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ314.248;TB332

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