双氢氧化物/聚磷酸铵复配阻燃环氧树脂毕业论文

 2021-04-28 11:04

摘 要

聚磷酸铵(APP)是一种无机聚合物,其结构主要是包含了N和P的长链聚合物,主要是由构型为-P-O-P-的短链连接成的。聚磷酸铵可以和多种类型的阻燃剂的混合,具有良好的强度,热稳定性强,分散性好,成本低,安全可靠等特点。常采用于聚氨酯、聚氯乙烯、乙烯醋酸乙烯酯、橡胶等高聚物的阻燃。

通过共沉法调制层状MgAl-LDHs,在MgAl-LDHs中添加少量聚磷酸铵(APP)来调制APP–LDHs。论述了MgAl-LDHs的不同质量分数对-LDHs结晶的增长带来的影响。在LDHS前驱体衬垫中的APP含量为2wt %的情况下,将调制的LDHS样品添加到环氧树脂(EP)中,制成了难燃剂/EP复合材料。通过透过型电子显微镜、X-射线衍射、傅立叶红外光谱、热重分析、UL-94垂直燃烧测试和极限氧指数测定特性化了样品。研究了阻燃剂/ep复合材料的阻燃性及机械性质的阻燃剂的影响。

结果表明:随着APP-LDHs添加量的增加,LDHs/EP表示将抑制EP燃烧中生成的液滴,促进LDHs/EP复合体表面上的碳层的形成。与原始环氧树脂相比,阻燃性复合材料的LOI值从20.3%增加到25.4%,增加了5.1%,相协同的阻燃效果良好。

关键词:环氧树脂;层状双羟基氢氧化物;阻燃

Flame Retardant Epoxy Resin Composite of Dihydroxide/Ammonium Polyphosphate

ABSTRACT

Ammonium polyphosphate (APP) is a kind of inorganic polymer containing nitrogen and phosphorus. Its structure is mainly a long-chain polymer linked by short chains of -P-O-P-configuration. Ammonium polyphosphate has good thermal stability, excellent dispersibility, can be mixed with many other types of flame retardants, and the cost is low, with the advantages of low toxicity and safety. Ammonium polyphosphate is commonly used as flame retardant in vinyl acetate, rubber, polyvinyl chloride, polyurethane and other polymers.

In this paper, MgAl-LDHs were prepared by coprecipitation method, and APP-LDHs were prepared by adding a small amount of ammonium polyphosphate (APP) to MgAl-LDHs as precursor. The effects of different mass fractions of MgAl-LDHs on the growth of LDHs crystals were discussed. When the content of APP in LDHs precursor slurry is 2 wt%, the prepared LDHs sample is added to epoxy resin (EP) to prepare flame retardant/EP composite. The samples were characterized by examples.The effects of flame retardants on the flame retardancy and mechanical properties of flame retardant/EP composites were studied by UL-94 vertical combustion test and LOI test.

The results show that with the increase of MgAl-LDHs ratio, the prepared PP-LDHs inhibits the droplets produced during EP combustion and promotes the formation of carbon layer on the surface of LDHs/EP composites. At the same time, it reaches the V-1 or V-0 level of UL-94 vertical combustion test. Compared with MgAl-LDHs, the LOI value of flame-retardant composites is significantly increased with the same addition amount, and the synergistic flame-retardant effect is better

Key words: layered dihydroxyl hydroxide; epoxy resin; flame retardant.

目录

1 绪论

1.1 前言

1.2 水滑石阻燃剂的发展概况

1.2.1 发展历史

1.2.2 国内外相关研究

1.3 LDHs/APP复配环氧树脂的制备方法及原料

1.3.1 制备原料

1.3.1.1 双氢氧化物MgAl-LDHs

1.3.1.2 聚磷酸铵APP

1.3.1.3 阻燃环氧树脂EP

1.4 LDHs的结构与性能

1.4.1 LDHS的结构特征

1.4.2 LDHs的性质

(1)酸碱性

(2)可调控性

(3)热稳定性

1.5 LDHs阻燃机理

1.5.1 LDHs的阻燃概述

1.5.2 LDHs的阻燃应用

1.6 本课题研究的内容和意义

1.6.1 研究意义

1.6.2 主要研究内容

2 实验部分

2.1 实验方案

2.2 实验原料

2.3 实验仪器

2.4 制备方法

2.4.1 MgAl-LDHs的合成

2.4.2 APP-LDHs样条的加工

2.5 表征与性能测试

2.5.1 傅里叶红外光谱分析(FTIR)

2.5.2 X射线衍射分析(XRD)

2.5.3 透射电子显微镜(TEM)

2.5.4 热失重分析(TGA)

2.5.5 氧指数仪(LOI)

2.5.6 水平垂直燃烧量热仪(UL-94)

3 数据处理与讨论

3.1 红外光谱分析

3.2 X射线衍射分析

3.3 热失重分析

3.4 透射电子显微镜分析

3.5 UL-94垂直燃烧分析

3.6 极限氧指数分析

总 结

致 谢

参考文献

1 绪论

1.1 前言

层状双氢氧化物(LDHs),也称为水滑石,是一类与层状硅酸盐(阳离子粘土)完全不同的合成矿物。层压板由二价和三价金属离子的组合构成,并具有化学式[MM(OH)2](A)mH2O。其中A是指夹层阴离子。 LDH类似于层状硅酸盐(例如蒙脱石),并且可以嵌入。优点在于,通过改变层叠体的金属钛及层间苯,能够调整物理及化学性质。为了这种优点,LDH通常是作为催化剂/催化剂载体、药物载体、磁性材料、金属防腐剂及聚合物阻燃剂使用的典型的多功能无机纳米层材料。

聚磷酸铵(APP)是一种无机聚合物,其结构主要是包含了N和P的长链聚合物,主要是由构型为-P-O-P-的短链连接成的。多磷酸铵可以和多种类型的阻燃剂的混合,具有良好的强度,热稳定性强,分散性好,成本低,安全可靠等特点。常采用于聚氨酯、聚氯乙烯、乙烯醋酸乙烯酯、橡胶等高聚物的阻燃。

1.2 水滑石阻燃剂的发展概况

1.2.1 发展历史

中国于1990年代后半期开始开发镁阴离子层状机能材料。1999年,北京化工大学与宜兴化学工厂合作,在江苏省宜兴建设了500 t/a的LDHs生产线,形成了完整的独立知识产权生产技术成套。2000年,塔利恩在中国建立了1000吨/ a的LDHs生产线,依靠海洋化学盐水资源的优势。建立了大型生产设备建设的基础。由于中国镁资源的现状和新难燃市场的急速需求和巨大的潜力,中国镁层功能材料的成熟期迅速发展,镁层功能材料几乎充满了市场。

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