论文题目: 聚乙烯用新型膨胀型阻燃剂的合成与应用及阻燃机理研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 高分子化学与物理
作者: 胡小平
导师: 王玉忠
关键词: 膨胀型阻燃剂,合成,表征,聚乙烯,机理,热性能,流变性
文献来源: 四川大学
发表年度: 2005
论文摘要: 聚乙烯(PE)作为产量最大的通用塑料之一,其制品大量应用于电线电缆、电子电气设备、家装及汽车等行业。但聚乙烯的氧指数很低,仅为17.4,本身属易燃材料,这极大地限制了PE更广泛的应用。 目前对PE的阻燃主要采用卤系阻燃剂和无机金属氢氧化物,但卤素阻燃剂面临着巨大的环境压力,无机金属氢氧化物也由于添加量过大而严重影响材料的物理机械性能。膨胀型阻燃剂则具有无卤、低毒、低烟等优点,而且添加量小,是一种环境友好、高效的阻燃剂,正越来越受到人们的青睐。膨胀型阻燃剂主要通过受热分解在表面生成多孔的膨胀炭层,起到隔绝热、氧及可燃性气体产物。 碳纳米管由于具有非极性,与聚烯烃有较好的相容性,而不需要像蒙脱土那样进行有机改性。碳纳米管可看成是片状石墨烯卷成的圆筒,因此它具有石墨的优良本征特性,如耐热、耐腐蚀、耐热冲击、高温强度高等一系列综合性能。但其用于阻燃领域的报道很少,本论文采用多壁碳纳米管(MWNT)作为协效剂与IFR复配使用。 针对聚乙烯易燃烧的缺点,本文从当前研究较活跃的膨胀型阻燃化设计技术入手,设计并合成了一系列阻燃剂与聚磷酸铵(APP)和碳纳米管(MWNT)配合使用,表现出了较好的阻燃性和协效性。 本文的主要研究内容如下: 1.以三氯氧磷和季戊四醇为原料,合成了单体3,9-二氯2,4,8,10-四氯代-3,9-二磷螺环-3,9-二氧[5.5]-十一烷(简称双螺环,SPDPC)。采用熔融缩聚的方法,以SPDPC和双酚S为原料,合成了齐聚物SPS。对SPDPC和SPS的合成
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 聚合物的燃烧过程
1.3 聚合物的阻燃与阻燃机理
1.3.1 阻燃剂的分类
1.3.2 阻燃作用机理
1.4 阻燃剂的发展趋势
1.4.1 无卤化趋势
1.4.2 抑烟化趋势
1.5 膨胀型阻燃剂
1.6 成炭阻燃的研究进展
1.6.1 协同阻燃
1.6.2 硅氧烷阻燃聚合物
1.6.3 纳米阻燃技术
1.6.4 碳纳米管
1.7 聚乙烯阻燃的研究进展
1.7.1 卤系阻燃剂
1.7.2 无机阻燃剂
1.7.3 氮系阻燃剂
1.7.4 硅系阻燃剂
1.7.5 磷系阻燃剂
1.8 本课题的目的和意义
1.8.1 本课题的必要性和难点
1.8.2 研究思路
第二章 阻燃剂SPS的合成与表征
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 原料
2.2.2 单体SPDPC的合成
2.2.3 聚合物SPS的合成
2.2.4 结构表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 SPDPC反应机理分析
2.3.2 SPDPC合成条件的研究及结构表征
2.3.3 SPS合成条件的研究及结构表征
2.4 小结
第三章 三嗪系阻燃剂的合成与表征
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 原料
3.2.2 单体2-甲氧基-4，6-二氯-均三嗪的制备
3.2.3 齐聚物PTS的制备
3.2.4 齐聚物和PTEN的制备
3.2.5 结构表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 反应机理分析
3.3.2 2-甲氧基-4，6-二氯-均三嗪的合成条件研究及结构表征
3.3.3 齐聚物PTS的合成条件研究及结构表征
3.3.4 齐聚物PTEN的合成条件研究及结构表征
3.4 小结
第四章 膨胀型阻燃聚乙烯阻燃性能研究
4.1 引言
4.1.1 阻燃性能测试方法
4.1.2 膨胀型阻燃LDPE的配方
4.2 实验部分
4.2.1 材料
4.2.2 测试样品的制备
4.2.3 氧指数的测定
4.2.4 垂直燃烧实验
4.2.5 锥形量热实验(CONE)
4.2.6 扫描电镜
4.2.7 红外光谱
4.3 结果与讨论
4.3.1 阻燃LDPE/APP/SPS/ZB体系的阻燃性能研究
4.3.2 阻燃LDPE/APP/PTS/PT体系的阻燃性能研究
4.3.3 阻燃LDPE/APP/SPS/PTEN/MWNT体系的阻燃性能研究
4.3.4 阻燃LDPE/APP/SPS/PTEN/MWNT体系的锥形量热测试分析
4.4 小结
第五章 膨胀型阻燃LDPE的热性能及成炭反应研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 测试样品的制备
5.2.2 热重分析
5.3 结果与讨论
5.3.1 LDPE/IFR热失重行为研究
5.3.2 膨胀型阻燃LDPE中的协同效应
5.3.3 LDPE/IFR在空气与在氮气中的热失重行为对比
5.3.4 LDPE/IFR成炭反应机理的初步探讨
5.3.5 碳纳米管(MWNT)对LDPE/IFR热降解行为的影响
5.3.6 LDPE/IFR/MWNT体系的热分解动力学研究
5.4 小结
第六章 膨胀型阻燃LDPE的阻燃机理研究
6.1 引言
6.1.1 X-射线光电子能谱(XPS)原理
6.1.2 XPS中的定量分析
6.2 实验部分
6.2.1 样品的制备
6.2.2 扫描电镜
6.2.3 X-射线光电子能谱(XPS)
6.2.4 傅立叶红外分析
6.2.5 广角X射线衍射(WXRD)
6.3 结果与讨论
6.3.1 扫描电镜
6.3.2 XRD分析
6.3.3 红外光谱分析
6.3.4 X-射线光电子能谱(XPS)分析
6.3.5 硫(S)元素的阻燃作用分析
6.4 小结
第七章 膨胀型阻燃LDPE的流变性能及力学性能研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 原料
7.2.2 膨胀型阻燃LDPE的制备
7.2.3 相容性研究
7.2.4 力学性能测试
7.2.5 流变性能测试
7.3 结果与讨论
7.3.1 相容性研究
7.3.2 流变性能研究
7.3.3 力学性能研究
7.4 小结
结束语
参考文献
作者在读期间所发表论文和专利
致谢
声明
发布时间: 2005-10-08
参考文献
- [1].新型无卤膨胀型阻燃剂的制备及其阻燃聚丙烯性能研究[D]. 朱长江.中国科学技术大学2018
- [2].单组份磷—氮膨胀型阻燃剂的制备及其阻燃硬质聚氨酯泡沫材料的研究[D]. 毋登辉.中北大学2013
- [3].反应性膨胀型阻燃剂的制备及阻燃聚丙烯研究[D]. 李贵勋.郑州大学2014
- [4].膨胀型阻燃剂核—壳结构的设计、制备及其阻燃性能的研究[D]. 吴昆.中国科学技术大学2009
- [5].核—壳协同微胶囊化膨胀型阻燃剂的制备及其交联阻燃乙烯—醋酸乙烯酯共聚物性能的研究[D]. 汪碧波.中国科学技术大学2012
- [6].含磷有机金属化合物的合成及其对聚乙烯的阻燃作用[D]. 曹贞虎.浙江大学2012
- [7].耐水高效膨胀型阻燃剂的制备及其阻燃聚丙烯的研究[D]. 赖学军.华南理工大学2012
- [8].基于席夫碱的阻燃剂合成及其在EVA中的应用[D]. 刘妍.浙江大学2013
- [9].可膨胀石墨填充硬质聚氨酯泡沫塑料的阻燃抑烟研究[D]. 许冬梅.北京理工大学2014
- [10].膨胀阻燃、纳米阻燃及其协同阻燃聚丙烯的研究[D]. 宋平安.浙江大学2009