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文檔簡介
1、聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料因其形貌獨(dú)特,功能優(yōu)異,較少填充量和較低廉成本,具有廣闊的應(yīng)用前景。作者在調(diào)研了國內(nèi)外文獻(xiàn)并結(jié)合本課題組相關(guān)工作的基礎(chǔ)上,綜述了層狀硅酸鹽的結(jié)構(gòu)特征和應(yīng)用進(jìn)展。認(rèn)為若從結(jié)構(gòu)上控制合成層狀硅酸鹽,將得到結(jié)構(gòu)單一、結(jié)晶度高、具有一定功能性且性能優(yōu)良的產(chǎn)物。本文主要討論研究層狀硅酸鹽的分支__蒙脫土。結(jié)合蒙脫土片層的晶格結(jié)構(gòu)特征以及過渡金屬所具有的催化特性,討論了片層晶格結(jié)構(gòu)內(nèi)含有過渡金屬離子蒙脫土的合成、及其在
2、聚合物基體阻燃方面的應(yīng)用。通過X射線衍射(XRD),透射電鏡(TEM),X射線光電子能譜分析(XPS),傅立葉變換紅外光譜分析(FTIR)手段表征制得的蒙脫土的結(jié)構(gòu)特征。采用熔融共混法制備了聚合物/鐵基蒙脫土納米復(fù)合材料,結(jié)合使用熱重分析(TGA)、錐形量熱儀(Cone Calorimeter),分析含過渡金屬離子蒙脫土對于基體熱解過程和燃燒性能的影響。通過極限氧指數(shù)(LOI)、UL-94標(biāo)準(zhǔn)測試,評測了含過渡金屬離子的蒙脫土與傳統(tǒng)阻燃
3、劑協(xié)效阻燃的效果。通過力學(xué)測試,差示掃描量熱分析(DSC),評估含有過渡金屬離子蒙脫土對聚合物基體力學(xué)性能、結(jié)晶性能方面的影響。本文主要研究內(nèi)容如下: 第一,采用水熱合成法,制備含過渡金屬離子的蒙脫土。使用XRD,F(xiàn)TIR,XPS測定產(chǎn)物結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果表明合成的產(chǎn)物具有晶型單一的優(yōu)良形貌。經(jīng)有機(jī)改性劑改性后,使用TEM觀察該蒙脫土與聚合物分散性,得出其分散性能良好。通過TG分析,對比該蒙脫土改性后有機(jī)土與工業(yè)級有機(jī)鈉蒙脫土在熱解
4、性能方面的差異。最后闡述了水熱合成的幾個影響因素,在合成Ni-Fe-Si蒙脫土的過程中,對于產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響。 第二,使用熔融共混法制備EVA/MH/OMT納米復(fù)合材料。將使用Fe-OMT的納米復(fù)合體系與含Na-OMT的納米復(fù)合體系進(jìn)行對比,討論了二者在形貌、對EVA基體熱穩(wěn)定性影響、以及與MH協(xié)效作用等方面的異同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,F(xiàn)e-OMT與Na-OMT在結(jié)構(gòu)上基本一致,然而Fe-OMT比Na-OMT在基體中的分散性更優(yōu)異;在燃
5、燒測試中,前者比后者更能提高EVA基體的熱穩(wěn)定性,降低燃燒過程中的熱釋放峰值(pHRR)。TG分析表明,過渡金屬離子Fe<'3+>在聚合物熱解過程中,發(fā)揮捕捉自由基的作用,從而一定程度上抑制了燃燒的發(fā)展。Fe-OMT與氫氧化鎂(MH)復(fù)配使用后,能有效降低EVA基體中洲的添加量,使EVA阻燃體系中無機(jī)阻燃劑添加量第一次控制在50wt.%之內(nèi)。從而減緩了無機(jī)填料對EVA基體力學(xué)性能的損害,保證材料高阻燃級別的同時,改善材料的力學(xué)性能。
6、 第三,熔融共混法制備了PA6/OMT,PA6/MH/RP/OMT納米復(fù)合材料。使用TG分析Fe-OMT對PA6熱解性能的影響,使用DSC測試評估Fe-OMT對PA6基體結(jié)晶性能的影響。結(jié)果表明,對于PA6基體,F(xiàn)e-OMT在不改變PA6熱解過程的同時,提高其熱穩(wěn)定性能。在與傳統(tǒng)阻燃劑協(xié)效阻燃時,使用Fe-OMT,可以使PA6體系保持高阻燃級別的同時,降低傳統(tǒng)阻燃劑的添加量。Fe-OMT與Na-OMT對于PA6基體的結(jié)晶性能的影響表
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