超细氢氧化镁的表面改性及阻燃EVA的实验研究

论文摘要

传统卤系阻燃剂因其环境负荷较重逐渐被人们所淘汰，而无机阻燃剂特别是氢氧化镁（MH），因其绿色环保、抑烟性优异、价格低廉等优点受到了广泛的关注。但MH阻燃作用主要是通过物理方式产生，故为了达到合格的阻燃效果，所需用量甚大。而MH表面亲水疏油，极性较大，难以分散在亲油疏水，极性较小的高分子基材中，因此直接或过多的填充将严重恶化复合阻燃制品的力学性能，这一问题很大程度上阻碍着MH阻燃剂的使用和推广。表面改性给该问题的解决提供了方案，但目前工业上对MH表面改性处理主要依赖于经验，对改性剂如何同MH作用的机理研究缺乏一定的系统性，而机理在很大程度上影响着改性的效果和成本。并且，由于改性剂的型号和种类繁多，因此给MH表面改性的研究提供了较大的空间。本论文针对MH粉体改性中最常用的硬脂酸和硅烷偶联剂在改性研究中存在的不足开展了相关的实验和研究。本论文以硬脂酸为改性剂，通过超声波辅助湿法表面改性了MH，通过傅里叶红外光谱、热重分析、X射线衍射及扫描电镜等表征手段系统研究了硬脂酸改性MH的作用机理，论证了硬脂酸改性MH过程中存在表面饱和现象以及硬脂酸同MH颗粒表面羟基的作用过程。同时，选用了能提高材料高温抗老化性能的N-苯基--氨丙基三甲氧基硅烷（Y-9669）对MH粉体进行湿法表面改性，通过改性前后粉体的扫描电镜、热重分析和傅里叶红外光谱表明硅烷（Y-9669）水解后以硅氧烷的形式接枝到了MH颗粒表面，并且硅烷（Y-9669）湿法改性MH粉体的最佳用量为1.5wt.%。另外，对N-苯基--氨丙基三甲氧基硅烷（Y-9669）改性后的MH粉体进行了阻燃EVA高分子体系（1:1）的实验研究，研究表明在阻燃性能相当的条件下，硅烷改性MH/EVA复合体系的拉伸强度（10.48MPa）约为未改性MH/EVA复合体系的200%，断裂伸长率（267.31%）约为未改性MH/EVA复合体系的370%。本论文在表面改性领域具有一定的基础研究价值，同时为工业上改性处理MH粉体时，更好地选择和使用改性剂提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 氢氧化镁阻燃剂
• 1.2.1 氢氧化镁阻燃机理
• 1.2.2 氢氧化镁阻燃过程中存在的问题
• 1.3 无机粉体的表面改性
• 1.3.1 常用的表面改性剂
• 1.3.2 常用的表面改性方法
• 1.3.3 氢氧化镁表面改性的研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 实验材料和方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验仪器设备
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 形貌及分散性
• 2.3.2 热分解行为
• 2.3.3 物相分析
• 2.3.4 红外光谱分析
• 2.3.5 吸油率
• 2.3.6 沉降曲线
• 2.3.7 粘度
• 2.3.8 样条拉伸性能表征
• 2.3.9 样条氧指数表征
• 第3章 超细氢氧化镁的硬脂酸表面改性
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 表面改性
• 3.2.3 测试与表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 FT-IR分析
• 3.3.2 TGA分析
• 3.3.3 XRD分析
• 3.3.4 可能的改性机理
• 3.3.5 SEM分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 超细氢氧化镁的硅烷偶联剂表面改性
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 表面改性
• 4.2.3 表征方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 改性机理分析
• 4.3.2 硅烷用量对 MH 改性效果的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 硅烷改性超细氢氧化镁阻燃 EVA 的实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 复合材料的制备
• 5.2.3 表征方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 硅烷改性对复合材料拉伸性能的影响
• 5.3.2 硅烷改性对复合材料阻燃性能的影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果