论文摘要
无机阻燃剂具有热稳定性好、不挥发、不析出、不产生腐蚀性和有毒气体等特点,其用量占各类阻燃剂的一半以上。硼系无机阻燃剂是一类多功能阻燃剂,近年来发展较快,其中硼酸锌是一种性能优良的环保型无机阻燃剂,它能代替氧化锑用于聚氯乙烯、聚酯、酚醛塑料、纤维织物等多种材料,是应用最广泛的阻燃剂之一。目前,该类阻燃剂以粒度超细化和分布均匀化为其发展的方向。本论文采用“配位均匀沉淀法”研制了几种不同形貌的新型纳米硼酸锌,深入探讨和优化了制备工艺条件,采用透射电镜、X射线衍射、热重—差热分析、红外光谱、示差扫描量热分析等手段对粒子的结构及形貌进行了表征分析,并对产物进行了表面改性研究,初步探讨了纳米硼酸锌的阻燃性能。以锌盐和硼砂为原料制备出了组成为2ZnO·2.2B2O3·3H2O（ZnO%=44.31%,B2O3%=40.92%,H2O%=14.77%）的新型纳米硼酸锌,产物为呈片状结构,边长大约100nm200nm;以氧化锌和硼酸为原料,制备出了新型纤维状纳米硼酸锌ZnO·yB2O3·zH2O（y=0.30.4,z=1.01.4）,产物是由直径约为15nm左右,长为数百纳米至几微米的纤维状产物交织而成的网状结构,目前在国内外文献中,未见有这种形貌纳米硼酸的相关报道。以十二烷基苯磺酸钠作为改性剂,对产物2ZnO·2.2B2O3·3H2O进行了表面改性研究。改性后的产品大大减少了纳米颗粒的团聚、增大了比表面积,产品明显由亲水性转为亲油性。以残炭率为指标,初步研究了产物的阻燃性能。将产品添加到聚丙烯（PP）和高密度聚乙烯（HDPE）中,当其用量为树脂质量的12%左右时,其残炭率均可达65%左右,显示了优良的阻燃抑烟性能,且效果远远优于市售ZB2335。当添加到低密度聚乙烯中,测试结果显示,与市售ZB2335相比,产物对低密度聚乙烯（LDPE）的力学性能也有所改善。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 纳米材料概述1.1.1 纳米材料的基本概念和内涵1.1.2 纳米材料的性能1.1.3 纳米粒子的制备方法1.2 纳米微粒的表面处理1.2.1 沉积法反应改性1.2.2 外膜层法改性1.2.3 表面化学法改性1.2.4 高能量法改性1.2.5 聚合物改性法1.3 阻燃剂概述1.3.1 阻燃剂的分类1.3.2 阻燃剂的作用机理1.3.3 未来阻燃剂的发展方向1.4 硼酸锌阻燃剂1.4.1 硼酸锌的性质1.4.2 硼酸锌的生产工艺1.4.3 目前国内外的研究现状1.5 本课题的目的、意义及创新之处第2章 片状纳米硼酸锌的制备2.1 配位均匀共沉淀法制备纳米硼酸锌的基本原理2.2 实验部分2.2.1 试验仪器2.2.2 实验药品2.2.3 分析方法2.2.4 片状纳米硼酸锌的制备2.3 制备条件对产物的影响2.3.1 反应温度对产率及粒度的影响2.3.2 水释量对产率及粒度的影响2.3.3 反应时间对产率及粒度的影响2.4 产物成分分析2.5 产物的表征2.5.1 产物的TEM 分析2.5.2 产物的IR 分析2.5.3 产物的 XRD 分析2.5.4 产物的DSC 分析2.5.5 产物的TG 分析2.6 小结第3章 网状纳米硼酸锌的制备3.1 实验部分3.1.1 实验药品3.1.2 试验仪器3.1.3 纳米硼酸锌的制备3.2 影响因素研究3.2.1 反应温度对产率和粒径的影响3.2.2 水释量对产率和粒径的影响3.2.3 反应时间对产率和粒径的影响3.3 产物的表征3.3.1 产物的ESEM 分析3.3.2 产物的TG 分析3.3.3 产物的XRD 分析3.3.4 产物的成分分析3.4 小结第4章 纳米硼酸锌的改性研究4.1 表面改性的机理探讨4.2 实验部分4.2.1 实验药品4.2.2 实验仪器4.2.3 分析方法4.2.4 纳米硼酸锌的表面改性4.3 影响因素研究4.3.1 改性剂用量对改性效果的影响4.3.2 粉体浓度对改性效果的影响4.3.3 改性时间对改性效果的影响4.3.4 改性温度对改性效果的影响4.4 改性前后纳米硼酸锌的表征4.4.1 改性前后产品在水中的沉降状态4.4.2 产物的IR 分析4.4.3 产物的DSC 分析4.4.4 改性前后表面性能分析4.4.5 接触角4.5 小结第5章 纳米硼酸锌的阻燃性能初步探讨5.1 实验药品与仪器5.1.1 实验药品5.1.2 实验仪器5.2 阻燃性能测试5.2.1 实验方法5.2.2 结果与讨论5.3 力学性能测试5.3.1 试样的制备5.3.2 测试方法5.3.3 结果与讨论5.4 小结结论参考文献致谢个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
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