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无卤阻燃剂片钠铝石和三聚氰胺磷酸盐的合成与应用

范蕾蕾  
【摘要】: 传统的卤系阻燃剂虽然阻燃效果好,但燃烧时发烟量大,并伴随产生有毒气体。随着人们环保意识的增强,阻燃剂无卤化已成为发展趋势。在实际应用中,由于高分子材料性能上的差异,针对不同基材应选择不同的无卤阻燃剂。无机阻燃剂以抑烟、无毒、不产生腐蚀性气体等优点被大量生产,并主要应用于热塑性材料,研究新型无机阻燃剂已成为阻燃剂无卤化的一个重要途径。而对于涂料阻燃方面,磷—氮系膨胀型阻燃剂对热及紫外线稳定,与基体相容性更好,目前成为无卤阻燃领域的又一研究热点。 基于此,本文采用金属醇盐水热法制备了无机阻燃晶须片钠铝石,考察了其在热塑性材料中的应用;同时在前人研究基础上以简单工艺制备了三聚氰胺磷酸盐,并将产品应用于防火涂料。具体内容如下: (1)以异丙醇铝和碳酸氢钠为原料,采用水热法合成了片钠铝石(NaAl(OH)_2CO_3)晶须。通过XRD、SEM、FTIR和TG-DTG等测试对产物进行了表征,讨论了水热条件对合成产物的影响。结果表明,合成的片钠铝石晶须长10~20μm,长径比为20~40;反应体系初始pH值、反应原料Na/Al摩尔比、反应温度和时间对产物的形成、形貌及尺寸分布有显著影响;产物受热发生两步分解,释放大量不燃气体,吸收大量热。 (2)采用熔融共混法制备了NaAl(OH)_2CO_3/EVA复合材料。考察了阻燃剂不同添加量对复合材料阻燃及力学性能的影响,并探讨了NaAl(OH)_2CO_3对EVA的阻燃机理。研究发现,随阻燃晶须添加量的增加,材料的阻燃性能和拉伸强度均提高,断裂伸长率则降低;当阻燃晶须的添加量为40%(质量分数)时,复合材料综合性能较好。 (3)采用三聚氰胺与磷酸在水溶液中直接合成了三聚氰胺磷酸盐。确定了最佳反应条件,考察了母液循环对产品的影响,用FTIR、TG对产物进行了表征。研究表明,在本反应所用原料量下,100~120℃时,加入250ml水反应3h,产品收率达95.5%~96%,磷含量为13.5%,母液循环使用4次不影响产品质量;产品受热起始分解温度为250℃,逐步脱水、脱氨、缩合,成炭率高。 (4)以纯丙乳液为成膜基料,添加阻燃填料和助剂等,采用球磨工艺制备了水性防火涂料。确定了最佳阻燃体系,研究了几种增强填料对膨胀阻燃炭层的影响。结果显示,以三聚氰胺磷酸盐和季戊四醇为膨胀阻燃体系,氢氧化铝为阻燃抑烟剂,硼酸为增强填料制备的水性膨胀型防火涂料综合性能最佳;阻燃涂层的耐燃时间达到国家一级标准;阻燃与未阻燃涂层相比,热释放速率明显降低;生烟速率和生烟量也有大幅下降。


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