阻燃型纳米建筑结构胶的研究

论文摘要

本文利用氢氧化铝、硼酸锌和三氧化二锑作为阻燃组分,凹凸棒土作为分散剂,纳米CaCO3作为填充改性剂制备了阻燃型纳米建筑结构胶复合材料,并通过燃烧法测试复合材料的阻燃性能,同时综合评价其力学性能。结合傅里叶红外光谱（FT-IR）、热分析（DTA-TGA）、扫描电镜（SEM）等手段进一步研究复合材料的结构与性能间的关系。本文实验分为四个部分。1.用三种小分子硅烷偶联剂并辅以超声波分散对原始凹凸棒土进行处理。利用正交实验法,结合活化指数、旋转粘度等指标确定凹凸棒土改性的最佳实验条件。FT-IR、SEM分析结果表明偶联剂已经接枝到凹凸棒土表面上,且改性效果良好。2.用氢氧化铝作为阻燃剂,硼酸锌作为抑烟剂,三氧化二锑作为协效剂,硅烷偶联剂KH570作为表面改性剂制备了阻燃型建筑结构胶复合材料。利用正交实验法,结合阻燃性能、力学性能等指标得出建筑结构胶阻燃成分的最佳配比。FT-IR分析了最优方案实验样品燃烧前后复合材料成分的变化,表明各阻燃组分燃烧后均分解成对应的氧化物;DTA-TGA表明复合材料在燃烧过程中大量吸收燃烧热,因此在燃烧时可降低材料的燃烧温度,有效提高了材料的阻燃性能;同时热失重率也大大减小。SEM分析表明复合材料力学性能的提高是因为经表面改性的阻燃组分与建筑结构胶有较好的相容性。3.以纳米CaCO3作为填充剂,KH570作为表面改性剂制备了纳米CaCO3/建筑结构胶复合材料,力学性能测试表明纳米CaCO3的添加量为5%时力学性能达到最高。FT-IR分析表明KH570成功的包覆在纳米CaCO3表面上。DTA-TGA表明复合材料的阻燃性能也有一定程度的提高,但提高的幅度不大。SEM表明纳米CaCO3在基体中分散效果较好,说明超声波能够有效减小无机纳米粒子的团聚,提高复合材料的均一性和分散度,从而改善材料的性能。4.根据以上得出的最优实验条件制备阻燃型纳米建筑结构胶复合材料,通过FT-IR、DTA-TGA和SEM分析表明该复合材料的各项性能较以上建筑结构胶复合材料均有不同程度的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 凹凸棒土简介
• 1.1.1 凹凸棒土的基本结构
• 1.1.2 凹凸棒土的化学特性及应用
• 1.2 建筑结构胶简介
• 1.2.1 建筑结构胶的应用
• 1.2.2 建筑结构胶的分类及基本组成
• 1.2.3 建筑结构胶的国内外研究进展
• 1.3 阻燃剂的研究进展
• 1.3.1 阻燃机理和阻燃剂的应用
• 1.3.2 国外阻燃材料的研究进展
• 1.3.3 国内阻燃材料的研究进展
• 1.4 纳米材料的研究进展和应用
• 1.4.1 纳米材料的应用
• 1.4.2 纳米阻燃复合材料的研究进展
• 1.4.3 纳米阻燃复合材料的研究方向
• 1.5 本课题研究的内容和意义
• 1.5.1 本课题研究的主要内容
• 1.5.2 本课题研究的意义
• 2 实验条件和实验方法
• 2.1 实验药品和仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验和测试方法
• 2.2.1 实验方法
• 2.2.2 测试方法
• 3 凹凸棒土的表面改性与分散
• 3.1 凹凸棒土表面改性正交实验设计
• 3.2 凹凸棒土改性正交实验分析
• 3.3 FT-IR分析
• 3.4 SEM分析
• 3.5 本章小结
• 4 建筑结构胶阻燃性能的研究
• 4.1 阻燃剂的比较和筛选
• 4.1.1 常用阻燃剂的性能比较
• 4.1.2 建筑结构胶阻燃剂的筛选
• 4.2 阻燃型建筑结构胶实验正交实验设计
• 4.3 阻燃剂的组成和添加量与建筑结构胶阻燃性能的关系
• 4.3.1 阻燃剂的组成和添加量与有焰燃烧时间的正交实验分析
• 4.3.2 阻燃剂的组成和添加量与无焰燃烧时间的正交实验分析
• 4.3.3 阻燃剂的组成和添加量与抑烟性的正交实验分析
• 4.4 阻燃剂的组成和添加量与建筑结构胶强度的关系
• 4.5 FT-IR分析
• 4.6 DTA和TGA分析
• 4.7 SEM分析
• 4.8 本章小结
• 5 纳米填料对建筑结构胶性能的影响
• 5.1 建筑结构胶纳米填料的选择
• 5.2 纳米填料对建筑结构胶强度的影响
• 5.3 FT-IR分析
• 5.4 DTA和TGA分析
• 5.5 SEM分析
• 5.6 本章小结
• 6 阻燃型纳米建筑结构胶综合性能的研究
• 6.1 阻燃型纳米建筑结构胶的力学性能分析
• 6.2 阻燃型纳米建筑结构胶的阻燃性能分析
• 6.3 FT-IR分析
• 6.4 DTA和TGA分析
• 6.5 SEM分析
• 结论
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果
• 参考文献
• 附录