耐热、阻燃聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备与研究

论文摘要

本研究主要采用原位聚合法制备耐热、阻燃聚甲基丙烯酸甲酯复合材料,讨论了纳米二氧化锆和苯基硅树脂对PMMA热稳定性能以及阻燃性能的影响。采用溶胶凝胶法制备了纳米二氧化锆,采用透射电子显微镜镜（TEM）, X射线衍射仪（XRD）和傅立叶红外变换光谱（FTIR）对纳米二氧化锆的结构进行表征。通过本体聚合法制备了PMMA/nano-ZrO2和PMMA/苯基硅树脂复合材料,并对PMMA复合材料进行DSC, FIIR, XRD以及SEM等一系列表征,结果表明,纳米二氧化锆或苯基硅树脂与聚合物之间产生了一定的相互作用。通过TGA分析了PMMA复合材料的热稳定性能,并对其热分解机理进行讨论,结果表明,纳米二氧化锆或苯基硅树脂的加入,可以提高PMMA复合材料的热稳定性,而且PMMA在氮气气氛下比空气气氛下稳定,PMMA及其复合材料的热分解过程分为三个阶段：PMMA分子链中的头-头键的断裂,链端不饱和基团的断裂和主链的无规断裂。此外,选择了Kissinger法对样品的热分解动力学进行研究。选取磷酸三苯酯（TPP）作为阻燃剂,纳米二氧化锆与苯基硅树脂为协效剂,讨论不同协效体系对PMMA阻燃性能的影响。锥形量热测试结果表明,不同阻燃体系均可以降低PMMA的热释放速率、生烟速率以及质量损失。对不同阻燃体系样品烧后炭层进行FITR、Raman、SEM以及XPS等一系列表征来探讨PMMA阻燃机理。结果表明,纳米二氧化锆和苯基硅树脂的加入,可以提高材料的成炭量,改善炭化层致密性,并能阻止炭层的降解,从而提高了阻燃性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 PMMA的简介
• 1.2 PMMA的耐热改性研究现状
• 1.2.1 改变主链结构
• 1.2.2 改变侧链结构
• 1.2.3 形成主价交联
• 1.2.4 形成副价交联
• 1.2.5 纳米粒子改性
• 1.3 PMMA的阻燃改性研究现状
• 1.3.1 无机物阻燃PMMA
• 1.3.2 有机卤、磷系阻燃PMMA
• 1.3.3 协效体系阻燃PMMA
• 1.4 本文研究思路
• 2 耐热聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备与研究
• 2.1 概述
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料与仪器
• 2的制备'>2.2.2 纳米ZrO₂的制备
• 2.2.3 原位聚合制备PMMA复合材料
• 2.2.4 性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 纳米二氧化锆结构与表征
• 2.3.2 苯基硅树脂的结构与表征
• 2.3.3 PMMA复合材料表征
• 2.3.4 PMMA复合材料的TGA分析
• 2.3.5 PMMA复合材料的热分解动力学
• 2.4 本章小结
• 3 阻燃聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备与研究
• 3.1 概述
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料与仪器
• 3.2.2 原位聚合法制备阻燃PMMA复合材料
• 3.2.3 性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 样品的锥形量热测试
• 3.3.2 阻燃PMMA复合材料的热稳定性
• 3.3.3 样品燃烧炭层表征与阻燃机理探讨
• 3.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录