不饱和聚酯蒙脱土纳米复合材料阻燃性能及蒙脱土阻燃协效作用研究

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1、河北工业大学硕士生论文不饱和聚酯／蒙脱土纳米复合材料阻燃性能及蒙脱土阻燃协效作用研究摘要聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料(PLS)与传统填充聚合物相比不仅能够改善聚合物基体的机械性能、气体阻隔性、耐溶剂性、耐热性，还具有潜在的阻燃特性。与传统阻燃方法相比，PLS纳米复合材料具有如下优点:添加量少、易加工成型、阻燃效率高、阻燃成本低；不含卤素、磷等有毒元素，制品回收过程中不会产生环境问题；不会增加燃烧生烟量和一氧化碳生成量；阻燃的同时对基体的物理力学性能负面影响小，甚至还可能改善聚合物基体的其它性能。PLS纳米复合阻燃材料符合阻燃发展的要求，是非常有应用前景的新一代阻燃高分子材料。采用合适的插层

2、剂将蒙脱土进行有机化处理。处理后的蒙脱土采用FT-IR、XRD进行表征。结果表明，有机蒙脱土的晶面间距由1.21nm撑大为1.78nm。将有机化蒙脱土分散到不饱和聚酯中，加入引发剂、促进剂，使不饱和聚酯交联制得纳米复合材料。采用XRD和TEM研究了纳米复合材料的形态，结果表明，蒙脱土的晶面间距继续增大，形成了纳米复合材料。通过拉伸、冲击和氧指数实验对不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料的力学性能、阻燃性能进行研究。结果表明，当蒙脱土含量为0.5wt%时阻燃纳米复合材料与纯不饱和聚酯相比氧指数从22上升到24.2，此时拉伸强度提高8.76%，冲击强度提高68.65%。与阻燃剂/不饱和聚酯复合材料相比

3、，同等阻燃级别下拉伸强度提高23.06％,冲击性能提高93.9％。通过分析纳米复合材料燃烧性能，并结合燃烧残余物的形貌研究，探讨了纳米复合材料可能的阻燃机理，认为阻燃性主要来自于蒙脱土片层对层间大分子的阻隔作用以及燃烧表面所形成炭层的隔热、隔质作用。采用原位插层复合法，制备了包含十溴二苯醚和蒙脱土的阻燃剂/不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料。通过XRD、SEM和TEM等手段表征了该纳米复合材料的微观结构。通过拉伸、冲击和氧指数实验对该纳米复合材料的力学性能、阻燃性能进行研究。结果表I不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料阻燃性能及蒙脱土阻燃协效作用研究明当蒙脱土的含量为0.6wt％时阻燃剂/不饱和聚酯/

4、蒙脱土纳米复合材料的氧指数与阻燃剂/不饱和聚酯复合材料相比从24.1上升到25.4,冲击强度和拉伸强度分别提高82.66％和31.05％。燃烧残余物数码照片和扫描电镜照片显示蒙脱土促进了碳层形成。关键词：阻燃剂，不饱和聚酯，纳米复合材料，有机蒙脱土，协效作用II河北工业大学硕士研究生论文STUDYONFLAME-RETARDEDPROPERTYOFUNSATURATEDPOLYESTER/MONTMORILLONITENANOCOMPOSITESANDFLAME-RETARDEDSYNERGETICEFFECTOFMONTMORILLONITESABSTRACTPolymerlayered-

5、silicate(PLS)nanocompositesnotonlyenhancemechanicalproperties，gasbarrierproperties，solventresistanceandthermalstabilityofthematrix，butalsoimprovetheflameretardantpropertiescomparedtoconventionalfilledpolymers.PLSnanocompositeshavedistinctadvantagesoverconventionalfireretardantsintermsoflowleveloflo

6、ading，highflameretardantefficiencyandenvirementalfriendlyandsoon.Inaddition，PLSnanocompositesdonotdeterioratethegeneralproperties.Theorganicmontmorilloniteispreparedsuccessfullybyadoptingcationinterchangeafterthechoiceofsuitableintercalationagent.Theresultofmodificationandthestateofintercalationofo

7、rganiccationarecharacterizedbymeansofFT-IRandXRD.Aftertheorganicmodificationofmontmorillonite，theinterplanarspacingofmontmorilloniteincreasedfrom1.21nmto1.78nm.UP(unsaturatedpolyester)OMMT(montmorillonite)