| 题名 | 纳米无机物—有机膦/丙烯酸树脂复合材料制备及热稳定性和协同阻燃效应 |
| 作者 | 郭永亮 |
| 答辩日期 | 2016 |
| 导师 | 崔锦峰 |
| 关键词 | 有机膦 硼酸锌 氢氧化铝 丙烯酸树脂 复合材料 热稳定性 协同阻燃 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 本论文论述丙烯酸树脂热解聚过程和燃烧机理,综述元素杂化和纳米粒子阻燃丙烯酸树脂的研究进展。研究[2-甲基-3-(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)丙酸2-羟乙酯(DOPOHM)]有机膦阻燃剂的合成和纳米无机物-有机膦/丙烯酸树脂阻燃复合材料的制备,探索磷元素及杂合体系对丙烯酸树脂复合材料热稳定性和协同阻燃效应的影响,揭示阻燃体系对丙烯酸树脂热稳定性和燃烧性能影响的本质。研究采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)与甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)反应合成2-甲基-3-(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)丙酸2-羟乙酯(DOPOHM)有机膦阻燃剂,通过FTIR和NMR对DOPOHM的结构进行表征。分别以DOPOHM、纳米硼酸锌(Zn B)-DOPOHM、氢氧化铝(Alu)-DOPOHM为阻燃组分,采用原位聚合制备DOPOHM有机膦/丙烯酸树脂复合材料(DOPOHM/AR),纳米硼酸锌有机膦/丙烯酸树脂复合材料(Zn B-DOPOHM/AR)和纳米氢氧化铝-有机磷/丙烯酸树脂复合材料(Alu-DOPOHM/AR)。利用TGA分析仪和极限氧指数(LOI)测定仪分别研究了三种复合材料的热稳定性和阻燃性能,SEM、XPS和EDS研究协同阻燃机制;通过Horowitz-Metzger理论计算复合材料的分解活化能(Ea)。研究结果表明:DOPOHM/AR的分解活化能(Ea)随DOPOHM的含量增加而升高,DOPOHM对丙烯酸树脂热降解速率具有抑制作用,DOPOHM的热分解产物聚磷酸盐催化基体成炭,致密的炭层覆盖在材料表面构成热量和分解产物逸散的屏障;当DOPOHM含量达到25wt.%时,复合材料的LOI达到26;Zn B-DOPOHM/AR的热稳定性和极限氧指数高于DOPOHM/AR,并随Zn B-DOPOHM用量增加而增大,其中3%Zn B-DOPOHM/AR的LOI到达32,Zn B与DOPOHM协同使Zn B-DOPOHM/AR在空气和氮气中灼烧炭层更加致密。膦在Zn B分解产物Zn O和B2O3表面催化聚合物脱水成炭,同时生成Zn O-P2O5,分解活化能计算结果表明Zn O和B2O3存在正向助催化作用,增强Zn B-DOPOHM/AR复合材料成炭能力,实现协同阻燃效应;Alu-DOPOHM/AR的热稳定性和极限氧指数高于DOPOHM/AR,并且随Alu-DOPOHM用量增加而增大,其中3%Alu-DOPOHM/AR的LOI到达28,DOPOHM的分解产物聚磷酸在氢氧化铝的分解产物Al2O3表面催化分解基体成炭,同时生成焦磷酸铝,分解活化能计算结果表明Al2O3对材料分解成炭过程具有正向助催化作用,协同提高复合材料阻燃效力。综合分析表明:2-甲基-3-(6-氧代-6H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂己环-6-基)丙酸2-羟乙酯(DOPOHM)有机膦阻燃剂对丙烯酸树脂具有阻燃作用,纳米无机物(纳米硼酸锌、纳米氢氧化铝)与有机膦阻燃剂(DOPOHM)的复合体系具有协同阻燃效应。本研究制备的三种丙烯酸树脂复合材料,在阻燃组分用量相同时,复合材料阻燃性能的顺序为:Zn B-DOPOHM/AR?Alu-DOPOHM/AR?DOPOHM/AR。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 66 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/91747]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郭永亮. 纳米无机物—有机膦/丙烯酸树脂复合材料制备及热稳定性和协同阻燃效应[D]. 2016. |
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