论文部分内容阅读
层状双氢氧化合物又名水滑石(LDHs),由于其独特的化学组成与层状结构,而表现出良好的阻燃性能和抑烟性能,因此近几年来其作为一种新型环保阻燃剂成为人们的研究热点之一。人们对LDHs的阻燃研究主要集中在三个方面：不同构成层板的金属阳离子对材料阻燃性能的影响；不同层间阴离子对材料阻燃性能的影响；LDHs与其他种类阻燃剂的协同效应。本文成功制备了两种新型改性水滑石,分别是氨基磺酸根插层改性水滑石和DOPO衍生物插层改性水滑石,这两种插层结构尚未见文献报道。将改性水滑石并应用于乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)中,研究了其阻燃性能与热稳定性能,同时研究了氨基磺酸根插层改性水滑石对膨胀阻燃体系(聚磷酸铵APP/季戊四醇PER)的协同作用。主要工作如下：第一、利用氨基磺酸与镁铝水滑石(LDH)之间的酸碱反应成功制备了氨基磺酸根(NH2S03-1)插层改性水滑石(SA-LDH)。红外分析(FTIR)表明氨基磺酸根的特征峰出现在SA-LDH中。X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电镜(TEM)均被用来表征SA-LDH,其结果表明：改性后水滑石层间距由0.76 nm扩大到0.92 nm；SA-LDH分子之间形成了氢键。通过对EVA/SA-LDH复合材料的FTIR、XPS、XRD和紫外分析(UV)表明,改性后,水滑石与EVA的相容性得到了提高。采用热失重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)以及锥形量热(CONE)对EVA/SA-LDH复合材料的热稳定性和阻燃性进行了分析表征,结果表明：SA-LDH的热稳定性高于LDH：复合材料中,SA-LDH含量达到20 phr时,其LOI达到24.7；与EVA/LDH相比,EVA/SA-LDH两个最大热释放速率峰值分别降低了28.2%和34.5%,AMLR由18.7g/sm2降至1 2.3g/sm2。在EVA中,SA-LDH的阻燃性能高于LDH。第二、将SA-LDH添加到EVA膨胀阻燃体系(IFR)中,研究SA-LDH的协同效果。通过LOI、UL-94和CONE研究了材料的燃烧性能。在膨胀体系中将1 phr IFR替换为1 phr SA-LDH后,LOI达到26.9%,UL-94达到V-2等级。复合材料中最大热释放速率峰有两个分别为PHRR1和PHRR2, EVA/19 phr IFR/1 phr SA-LDH的PHRR1和PHRR2分别为504和584.5 kW/m2,相比于EVA/20 phr IFR分别降低了15.7%和30.2%。通过扫描电镜(SEM)研究了材料燃烧后残炭的形貌,结果表明,添加SA-LDH有利于膨胀体系形成更加致密的炭层,提高了其阻燃隔热的效果。第三、利用9,10-二氢-9-氧杂-10-膦杂菲-10-氧化物(DOPO)与马来酸(MA)中的双键发生加成反应制得羧基磷杂菲化合物(DM),然后通过酸碱反应将DM阴离子引入到水滑石层间制备改性水滑石以提高EVA的阻燃性能。其XRD结果表明,改性后水滑石层间距由0.77扩大到2.12 nm;红外数据表明DM的特征峰均出现在改性水滑石中；DM-LDH可以提高EVA复合材料的阻燃性能。总之本文采用一种新的水滑石层间改性方法,即利用酸性小分子与水滑石层间的碳酸根反应成功制备了新型改性水滑石,将小分子阻燃结构引入层间,有效地提高了改性水滑石在EVA中的分散性和阻燃性能。