聚丙烯-鎂鋁型層狀復(fù)合金屬氫氧化物納米復(fù)合材料的阻燃性能研究.pdf

1、采用尿素分解-均勻共沉淀法制備鎂鋁型層狀復(fù)合金屬氫氧化物(Mg-AI-C0?-LDHs，LDHs)，并用單十二烷基磷酸酯鉀鹽(MAPK)通過共沉淀法、離子交換法和焙燒還原法分別對其進行有機改性，得到有機改性LDHs(organic-LDHs)。用X射線衍射分析(XRD)、熱重分析(TGA)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)等測試手段進行表征。用熔融復(fù)合法制備了PP/LDHs）復(fù)合材料，PP/organic-LDHs和PP/organic

2、-LDHs/硼酸鋅納米復(fù)合材料。采用X射線衍射、透射電子顯微鏡(TEM)對納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進行分析和表征；使用熱重分析方法研究復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能；使用錐形量熱儀、氧指數(shù)儀、水平-垂直燃燒試驗儀研究了復(fù)合材料的燃燒性能。
　　 實驗結(jié)果表明，在溫度為105℃，陳化時間24h，硝酸跟與尿素的物質(zhì)的量之比為1：3時，可制備出結(jié)晶良好的Mg-A1-C0?-LDHs。TGA分析表明，Mg-AI-C0?-LDHs層間的碳酸根在420℃開

3、始分解，在450℃時分解速度達到最高。
　　 XRD分析表明，用MAPK分別通過共沉淀法、離子交換法和焙燒還原法對LDHs有機改性處理后，層間距由0.76nm分別增加到3.15nm、3.89nm和3.89nm。organic-LDHs的FT-IR結(jié)果顯示，離子交換法得到的organic-LDHs層間含有沒有被完全置換的碳酸根，而其它兩種方法得到的organic-LDHs結(jié)構(gòu)中不存在碳酸根。
　　 PP/organic-L

4、DHs納米復(fù)合材料的XRD分析表明，三種制備工藝得到的organic-LDHs與PP復(fù)合后，層間距都有所增大，但制各工藝對納米復(fù)合材料形成插層型結(jié)構(gòu)還是剝離型結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生決定性的影響。TEM分析表明，PP/離子交換法organic-LDHs和PP/焙燒還原法organic-LDHs納米復(fù)合材料中organic-LDHs的分散性明顯優(yōu)于PP/共沉淀法organic-LDHs納米復(fù)合材料。TGA結(jié)果顯示，與純PP相比，PP/LDHs復(fù)合材料和

5、PP/organic-LDHs納米復(fù)合材料的初始分解溫度和熱分解溫度沒有顯著變化，；與純PP相比，PP/LDHs復(fù)合材料和PP/organic-LDHs納米復(fù)合材料在600℃時的成炭量有明顯增加。錐形量熱結(jié)果顯示，與純PP相比，PP/LDHs復(fù)合材料的最大熱釋放速率(PHRR)和平均質(zhì)量損失速率(ALMR)基本沒有變化，含有共沉淀法、離子交換法、焙燒還原法organic-LDHs納米復(fù)合材料的PHRR分別降低了21％、33％、30％，A

6、MLR從15.3g/see m2分別下降到14.0g/see m2，11.8g/see m2，12.9g/see m2。與純PP的極限氧指數(shù)(LOI)值相比，PP/LDHs復(fù)合材料的基本不變，而含有共沉淀法、離子交換法、焙燒還原法organic-LDHs納米復(fù)合材料的LOI值從17.3相應(yīng)增大到19.9，20.9，20.8。UL94測試的結(jié)果顯示，所有的材料都可以達到UL94HB級，但不能滿足UL94V的要求。
　　 PP/or

7、ganie-LDHs/硼酸鋅納米復(fù)合材料的XRD分析表明，PP/共沉淀法organic-LDHs納米復(fù)合材料中organic-LDHs的層間距由3.15nm增大到3.37nm，而含有其它兩種organic-LDHs納米復(fù)合材料的XRD衍射峰消失。TEM分析表明，PP/共沉淀法organic-LDHs納米復(fù)合材料中organic-LDHs分散性較差，其它兩種納米復(fù)合材料中organic-LDHs以剝離狀的納米級片層分散于基體中。TGA結(jié)果

8、顯示，PP/LDHs復(fù)合材料和PP/organic-LDHs納米復(fù)合材料的初始分解溫度和熱分解溫度與純PP基本相同，沒有顯著變化；與純PP相比，PP/LDHs/硼酸鋅復(fù)合材料在600℃時的成炭量由原來的0.50％增加到13.5％，而分別含有共沉淀法、離子交換法、焙燒還原法organic-LDHs的PP/organic-LDHs/硼酸鋅納米復(fù)合材料的成炭量增加到11.4％、12.1％、12.5％。PP基復(fù)合材料的錐形量熱結(jié)果顯示，與純PP

9、相比，PP/LDHs/硼酸鋅復(fù)合材料的PHRR下降了37％，ALMR從15.3g/see m2下降劍15.9g/seem2，分別含有共沉淀法、離子交換法、焙燒還原法organic-LDHs的PP/organic-LDHs/硼酸鋅納米復(fù)合材料的PHRR分別降低了58％、55％、63％，AMLR從15.3g/sec m2分別下降到9.4g/sec m2，9.5g/seem2，8.3g/see m2。與純PP的LOI值(17.2)相比，PP/