聚氯乙烯cu'2+-有机蒙脱土阻燃抑烟剂的合成及性能研究

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1、东北林业大学硕士学位论文聚氯乙烯Cu<'2+>-有机蒙脱土阻燃抑烟剂的合成及性能研究姓名：杨志华申请学位级别：硕士专业：林产化学加工工程指导教师：李斌20060601摘要聚氯乙烯(PvC)是一种通用型热塑性树脂，因其具有优良的加工性能、电性能、抗化学腐蚀性等而被广泛应用在人们生产生活的各个方面。虽然PvC具有诸多优点，但仍存在热稳定性差、燃烧时发烟量大的缺点，从而限制了发展。因此开发高性能的阻燃抑烟剂是PVC持续发展的关键。本文以钠基蒙脱土(Na．MMT)为原料，硅烷偶联剂(KH550、KH560、KH570、KH792)和硫酸铜(CIIS04

2、)为复合插层剂，水为溶剂，在_口胀4(醋酸调节)条件下，合成了四种铜一有机蒙脱土(Cu2+．OMMTs)。通过热失重法、烧失率和原子吸收分光光度法测定了硅烷偶联剂和Cu2+的含量。利用X一射线衍射法对其结构进行表征，结果表明：硅烷偶联剂进入了蒙脱土的片层，并扩大了层间距。x_射线衍射数据表明cu2十．0MMTs较有机蒙脱土(OMMTs)的层问距小，证明了Cu2+插入了蒙脱土片层中。以PvC树脂、加工助剂以及蒙脱土为原料按照不同的比例采用双螺杆挤出造粒、双辊混炼的方法制备了MMTS／PVC复合材料，并对其力学性能、结构形态、热降解行为、阻燃抑烟性

3、能以及流变行为进行了测试和表征。力学性能测试表明：Cu“一OMMTs提高了PvC复合体系的拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击强度；添加量不同对材料性能影响程度不同；不同的cu“．OMMTs对材料性能影响也不同。与Na．MMl佃vC相比，Cu2+一OMMTs，PvC的拉伸性能和弯曲性能优于Na—MMT／Pvc，但是缺口冲击性能低于Na．MMl佃Vc。sEM表明改性蒙脱土的加入改变了PvC复合材料的断面形貌，使断面变的坚实而光滑。TGA结果表明：MMTs使Pvc的起始分解温度提前，并降低了PVC第一阶段的最大热降解速率，残炭量增加；cu“一OMMTs效

4、果最显著，其次为OMMTs，最后是Na—MMT。锥形量热仪数据表明：MMTS使Pvc更早的开始脱出氯化氢，并且使得PVC碳骨架的热裂解提前，碳骨架的热裂解速度显著降低，残炭量增加。在三类蒙脱土中，cu“．0MMTs使PvC的Hj哝、玎垠、SPR和T即下降的幅度最大，这说明其阻燃、抑烟效果最好，尤其是抑烟效果，在铜含量最大仅为0．004％(占整个Pvc体系)就可使材料的抑烟效率达45％左右。cu“．OMMTs的抑烟效率均比Na．MMT和OMMTs高。流变行为测试表明：MMTs可以降低PvC体系的塑化转矩和平衡转矩，改善材料的流动性。OMMTs更有

5、利于材料的加工。由于铜的存在，cu2+．0MMTs使得PVC复合材料的流变性能变差。转速增大不利于Pvc复合材料的加工。关键词硅烷偶联剂；阻燃；抑烟；Cu“．有机蒙脱土AbstractPolyvinylchloride口Vc)isasonofcommoditythe皿oplasticresin．Itiswidelyusedinvariousrespectsofpeople’slif色andproductiOnbecauseithasfineprOcessingbehaVior，electricalpropenyaIldchemical姗sion

6、-rcsistanceaIldsoon．Thou曲PVChasagreatdealofadvantages，itstillhaspoorthemlalstability，heaVysmokeproducedduringbumingwhichrestrjctitsdevelopmem．SoitisthekeyofsustaiⅡeddeVelopmentofPVCthathi曲一pedomlancenameretardaⅡtsandsmokesuppressantswillbedeVcloped．IIlthispaper，underthepH<4(

7、regulatedbyaceticacid)condition，fburkindsofcoppe卜orgaIIicmontmorillonites(cu抖一OMMlls)weresynthesizedusiⅡgsodiummontmorilloniteasrawmaterial，silanecoupleagents(KH550，KH560，KH570，KH792)andcoppersulfateas(Cus04)jntercalatingagentaIlddist丑ledwaterassolute．Thecontentsofsilanecoup

8、leagentsandcupricionweredete啪inedbythe彻。野avimetryallalysis，masslossaⅡdatoma