水滑石層間改性及其阻燃EVA的研究.pdf

1、層狀雙氫氧化合物又名水滑石(LDHs)，由于其獨(dú)特的化學(xué)組成與層狀結(jié)構(gòu)，而表現(xiàn)出良好的阻燃性能和抑煙性能，因此近幾年來(lái)其作為一種新型環(huán)保阻燃劑成為人們的研究熱點(diǎn)之一。人們對(duì)LDHs的阻燃研究主要集中在三個(gè)方面:不同構(gòu)成層板的金屬陽(yáng)離子對(duì)材料阻燃性能的影響;不同層間陰離子對(duì)材料阻燃性能的影響; LDHs與其他種類(lèi)阻燃劑的協(xié)同效應(yīng)。本文成功制備了兩種新型改性水滑石，分別是氨基磺酸根插層改性水滑石和DOPO衍生物插層改性水滑石，這兩種插層結(jié)構(gòu)

2、尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。將改性水滑石并應(yīng)用于乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)中，研究了其阻燃性能與熱穩(wěn)定性能，同時(shí)研究了氨基磺酸根插層改性水滑石對(duì)膨脹阻燃體系(聚磷酸銨APP/季戊四醇PER)的協(xié)同作用。主要工作如下:
　　第一、利用氨基磺酸與鎂鋁水滑石(LDH)之間的酸堿反應(yīng)成功制備了氨基磺酸根(NH2SO3-1)插層改性水滑石(SA-LDH)。紅外分析(FTIR)表明氨基磺酸根的特征峰出現(xiàn)在SA-LDH中。X射線衍射分析(XRD)、X射線

3、光電子能譜(XPS)和透射電鏡(TEM)均被用來(lái)表征SA-LDH，其結(jié)果表明:改性后水滑石層間距由0.76 nm擴(kuò)大到0.92 nm; SA-LDH分子之間形成了氫鍵。通過(guò)對(duì)EVA/SA-LDH復(fù)合材料的FTIR、XPS、XRD和紫外分析(UV)表明，改性后，水滑石與EVA的相容性得到了提高。采用熱失重分析(TG)、極限氧指數(shù)(LOI)、垂直燃燒(UL-94)以及錐形量熱(CONE)對(duì)EVA/SA-LDH復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和阻燃性進(jìn)行了

4、分析表征，結(jié)果表明:SA-LDH的熱穩(wěn)定性高于LDH;復(fù)合材料中，SA-LDH含量達(dá)到20 phr時(shí)，其LOI達(dá)到24.7;與EVA/LDH相比，EVA/SA-LDH兩個(gè)最大熱釋放速率峰值分別降低了28.2％和34.5％，AMLR由18.7 g/sm2降至12.3g/sm2。在EVA中，SA-LDH的阻燃性能高于LDH。
　　第二、將SA-LDH添加到EVA膨脹阻燃體系(IFR)中，研究SA-LDH的協(xié)同效果。通過(guò)LOI、UL-9

5、4和CONE研究了材料的燃燒性能。在膨脹體系中將1 phr IFR替換為1 phr SA-LDH后，LOI達(dá)到26.9％，UL-94達(dá)到Ⅴ-2等級(jí)。復(fù)合材料中最大熱釋放速率峰有兩個(gè)分別為PHRR1和PHRR2，EVA/19 phr IFR/1 phr SA-LDH的PHRR1和PHRR2分別為504和584.5 kW/m2，相比于EVA/20 phr IFR分別降低了15.7％和30.2％。通過(guò)掃描電鏡(SEM)研究了材料燃燒后殘?zhí)康男?/p>

6、貌，結(jié)果表明，添加SA-LDH有利于膨脹體系形成更加致密的炭層，提高了其阻燃隔熱的效果。
　　第三、利用9，10-二氫-9-氧雜-10-膦雜菲-10-氧化物(DOPO)與馬來(lái)酸(MA)中的雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)制得羧基磷雜菲化合物(DM)，然后通過(guò)酸堿反應(yīng)將DM陰離子引入到水滑石層間制備改性水滑石以提高EVA的阻燃性能。其XRD結(jié)果表明，改性后水滑石層間距由0.77擴(kuò)大到2.12 nm;紅外數(shù)據(jù)表明DM的特征峰均出現(xiàn)在改性水滑石中;DM