新型增效分子筛的制备及其在ABS阻燃应用中的研究

论文摘要

本论文采用柠檬酸、稀土镧、硝酸锆处理β、ZSM-5（Z）、Y型分子筛制备了酸性提高的新型分子筛。采用钼酸铵处理β、Z、Y制备了含有阻燃元素的新型分子筛。采用钼酸铵和柠檬酸、钼酸铵和稀土镧处理β、Z、Y制备了兼具阻燃元素和酸性的新型分子筛。并将制备的新型分子筛与膨胀型阻燃剂（IFR）协同使用，制备了ABS/IFR/新型分子筛复合材料。考察了新型分子筛对ABS/IFR复合材料热失重行为、阻燃性能、微观结构以及力学、加工性能的影响。利用红外光谱测试（IR）对新型分子筛进行表征。测试结果表明：经不同处理剂处理的分子筛，其骨架铝含量发生了变化。其中，柠檬酸使分子筛骨架铝含量增加，具有补铝作用；稀土镧或硝酸锆使分子筛骨架铝含量减少，具有脱铝作用。探讨了制备新型分子筛的处理时间和不同处理剂对ABS/IFR/新型分子筛复合材料热失重行为、阻燃性能、微观结构以及力学、加工性能的影响。研究表明：ABS/IFR/新型分子筛复合材料的氧指数（LOI）、冲击强度和拉伸强度均随着处理时间的增加呈现先升后降的趋势。经不同处理剂处理的分子筛均与IFR具有较好的协同作用，可促进IFR高温成炭，形成稳定、连续、致密的炭层，提高复合材料的阻燃性能。其中，经钼酸铵和柠檬酸的β（NMβ）与IFR的协同作用更为突出。当NMβ含量为2％时，NMβ对提高ABS/IFR复合材料阻燃性能、力学性能和加工性能的贡献最大，可使复合材料的氧指数由未添加NMβ时的27.4％提高到29.8％，冲击强度、拉伸强度和熔融指数分别可达到4.30KJ/m2、37.5MPa和19.6g/10min。对比分析了经TM-27、TM-48和TM-931三种偶联剂处理的NMβ对ABS/IFR复合材料阻燃性能、力学性能和加工性能的影响。研究结果表明：NMβ经含量（偶联剂在NMβ中的质量含量）为2％的TM-27处理后，可使ABS/IFR复合材料的氧指数达到31.2％，冲击强度、拉伸强度和熔融指数与未经偶联剂处理时相比，分别提高了20.2％、4.30％和34.7％。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 ABS 树脂简介
• 1.2 ABS 树脂的燃烧机理
• 1.3 阻燃剂的阻燃机理
• 1.4 阻燃剂种类
• 1.4.1 有机阻燃剂
• 1.4.1.1 卤系阻燃剂
• 1.4.1.2 无卤阻燃剂
• 1.4.2 无机阻燃剂
• 1.4.2.1 氢氧化镁和氢氧化铝
• 1.4.2.2 其它无机阻燃剂
• 1.4.3 阻燃剂的最新研究进展
• 1.5 膨胀型阻燃剂
• 1.5.1 膨胀型阻燃剂的组成
• 1.5.2 膨胀型阻燃剂的阻燃机理
• 1.5.3 膨胀型阻燃剂的研究进展
• 1.6 分子筛
• 1.6.1 分子筛简介
• 1.6.2 分子筛的种类
• 1.6.3 分子筛的结构
• 1.6.4 分子筛的阻燃增效机理
• 1.6.5 分子筛在阻燃高分子材料中的研究进展
• 1.6.6 提高分子筛酸性的方法
• 1.7 本论文研究的主要内容和创新之处
• 1.7.1 本论文研究的主要内容
• 1.7.2 本论文的创新之处
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验用主要原料﹑设备和仪器
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 实验用溶剂的配制
• 2.2.2 实验用原料的预处理
• 2.2.2.1 分子筛的预处理
• 2.2.2.2 聚磷酸铵的预处理
• 2.2.2.3 ABS 复合材料的预处理
• 2.2.3 新型分子筛的制备
• 2.2.3.1 酸性新型分子筛的制备
• 2.2.3.1.1 柠檬酸处理的新型分子筛制备
• 2.2.3.1.2 稀土镧处理的新型分子筛制备
• 2.2.3.1.3 硝酸锆处理的新型分子筛制备
• 2.2.3.2 含阻燃元素的新型分子筛制备
• 2.2.3.3 兼具阻燃元素和酸性的新型分子筛制备
• 2.2.4 新型分子筛的偶联剂处理
• 2.2.5 ABS/IFR/新型分子筛复合材料的制备
• 2.2.6 分析测试
• 2.2.6.1 红外光谱图（IR）
• 2.2.6.2 阻燃性能
• 2.2.6.3 热失重分析（TGA）
• 2.2.6.4 扫描电镜测试（SEM）
• 2.2.6.5 力学性能
• 2.2.6.6 加工性能
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 新型分子筛的红外光谱表征
• 3.1.1 新型β分子筛的红外光谱表征
• 3.1.2 新型 Z 分子筛的红外光谱表征
• 3.1.3 新型 Y 分子筛的红外光谱表征
• 3.2 新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料阻燃性能的影响
• 3.2.1 β、Z、Y 对 ABS/IFR 复合材料阻燃性能的影响
• 3.2.2 酸性新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料阻燃性能的影响
• 3.2.2.1 Nβ、NZ、NY 对 ABS/IFR 复合材料阻燃性能的影响
• 3.2.2.2 Lβ、LZ、LY 对 ABS/IFR 复合材料阻燃性能的影响
• 3.2.2.3 Zβ、ZZ、ZY 对 ABS/IFR 复合材料阻燃性能的影响
• 3.2.3 含阻燃元素的新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料阻燃性能的影响
• 3.2.3.1 Mβ、MZ、MY 对 ABS/IFR 复合材料阻燃性能的影响
• 3.2.4 兼具阻燃元素和酸性的新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料阻燃性能的影响
• 3.2.4.1 NMβ、NMZ、NMY 对 ABS/IFR 复合材料阻燃性能的影响
• 3.2.4.2 LMβ、LMZ、LMY 对 ABS/IFR 复合材料阻燃性能的影响
• 3.3 新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料热失重行为的影响
• 3.3.1 β、Z、Y 对 ABS/IFR 复合材料热失重行为的影响
• 3.3.2 新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料热失重行为的影响
• 3.3.2.1 新型β分子筛对 ABS/IFR 复合材料热失重行为的影响
• 3.3.2.2 新型 Z 分子筛对 ABS/IFR 复合材料热失重行为的影响
• 3.3.2.3 新型 Y 分子筛对 ABS/IFR 复合材料热失重行为的影响
• 3.4 新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料力学性能的影响
• 3.4.1 β、Z、Y 对 ABS/IFR 复合材料力学性能的影响
• 3.4.2 新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料冲击性能的影响
• 3.4.2.1 酸性新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料冲击性能的影响
• 3.4.2.1.1 Nβ、NZ、NY 对 ABS/IFR 复合材料冲击性能的影响
• 3.4.2.1.2 Lβ、LZ、LY 对 ABS/IFR 复合材料冲击性能的影响
• 3.4.2.2 含阻燃元素的新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料冲击性能的影响
• 3.4.2.2.1 Mβ、MZ、MY 对 ABS/IFR 复合材料冲击性能的影响
• 3.4.2.3 兼具阻燃元素和酸性的新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料冲击性能的影响
• 3.4.2.3.1 NMβ、NMZ、NMY 对 ABS/IFR 复合材料冲击性能的影响
• 3.4.2.3.2 LMβ、LMZ、LMY 对 ABS/IFR 复合材料冲击性能的影响
• 3.4.3 新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料拉伸性能的影响
• 3.4.3.1 酸性新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料拉伸性能的影响
• 3.4.3.1.1 Nβ、NZ、NY 对 ABS/IFR 复合材料拉伸性能的影响
• 3.4.3.1.2 Lβ、LZ、LY 对 ABS/IFR 复合材料拉伸性能的影响
• 3.4.3.2 含阻燃元素的新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料拉伸性能的影响
• 3.4.3.2.1 Mβ、MZ、MY 对 ABS/IFR 复合材料拉伸性能的影响
• 3.4.3.3 兼具阻燃元素和酸性的新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料拉伸性能的影响
• 3.4.3.3.1 NMβ、NMZ、NMY 对 ABS/IFR 复合材料拉伸性能的影响
• 3.4.3.3.2 LMβ、LMZ、LMY 对 ABS/IFR 复合材料拉伸性能的影响
• 3.5 新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料加工性能的影响
• 3.5.1 β、Z、Y 对 ABS/IFR 复合材料加工性能的影响
• 3.5.2 酸性新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料加工性能的影响
• 3.5.2.1 Nβ、NZ、NY 对 ABS/IFR 复合材料加工性能的影响
• 3.5.2.2 Lβ、LZ、LY 对 ABS/IFR 复合材料加工性能的影响
• 3.5.3 含阻燃元素的新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料加工性能的影响
• 3.5.3.1 Mβ、MZ、MY 对 ABS/IFR 复合材料加工性能的影响
• 3.5.4 兼具阻燃元素和酸性的新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料加工性能的影响
• 3.5.4.1 NMβ、NMZ、NMY 对 ABS/IFR 复合材料加工性能的影响
• 3.5.4.2 LMβ、LMZ、LMY 对 ABS/IFR 复合材料加工性能的影响
• 3.6 新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料微观结构的影响
• 3.6.1 β、Z、Y 对 ABS/IFR 复合材料微观结构的影响
• 3.6.2 新型分子筛对 ABS/IFR 复合材料微观结构的影响
• 3.7 优化实验配方
• 3.7.1 NMβ的含量对 ABS/IFR 复合材料阻燃性能的影响
• 3.7.2 NMβ的含量对 ABS/IFR 复合材料力学性能和加工性能的影响
• 3.8 偶联剂处理对 ABS/IFR/NMβ复合材料性能的影响
• 3.8.1 TM-27、TM-48 和 TM-931 对 ABS/IFR/NMβ复合材料阻燃性能的影响..
• 3.8.2 TM-27、TM-48 和 TM-931 对 ABS/IFR/NMβ复合材料力学性能的影响..
• 3.8.2.1 TM-27、TM-48 和 TM-931 对 ABS/IFR/NMβ复合材料冲击性能的影响
• 3.8.2.2 TM-27、TM-48 和 TM-931 对 ABS/IFR/NMβ复合材料拉伸性能的影响
• 3.8.3 TM-27、TM-48 和 TM-931 对 ABS/IFR/NMβ复合材料加工性能的影响..
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A