聚丙烯酸基凹凸棒土纳米复合材料的制备及其阻燃性

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1、论文分类号：２学校代码１０７０８：学号：１５０３０２８龜换基＃狨ＡｆＳＨＡＡＮＸｆＵＮＩＶＥＲＳＩＴＶＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＯＨＮＯＬＯＯＹ硕士学位论文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ聚丙烯酸基凹凸棒土纳米复合材料的制备及其阻燃性张亚红指导教师姓名：高党鸽教授学科名称：轻工技术与工程论文提交日期：２０１８年４月论文答辩日期：２０１８年５月学位授予单位：陕西科技大学，申请工学硕士学位论文论文题目：聚丙烯酸基凹凸棒土纳米复合材料的制备及其阻燃性学科门类：工学一级学科

2、：轻工技术与工程培养单位：轻工科学与工程学院硕士生：张亚红导师：高党鸽教授2018年5月PreparationandFlameRetardantPropertiesofPolyacrylicAcidBasedAttapulgiteNanocompositesAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByYahongZhan

3、gSupervisor:Prof.DanggeGaoMay2018聚丙烯酸基凹凸棒土纳米复合材料的制备及其阻燃性摘要棉织物和皮革因具有良好的亲水性、优异的生物降解性能和服用舒适性能等，备受人们喜爱。但其存在易燃的安全隐患，危害人类的生命和财产安全，因此赋予棉织物和皮革阻燃性能具有重要意义。凹凸棒土（ATP）是一种硅酸盐类阻燃剂，不含有卤素，在燃烧过程中不会产生有毒气体和烟雾。本研究将凹凸棒土引入丙烯酸基体中，制备了聚丙烯酸/凹凸棒纳米复合阻燃材料；进而将复合阻燃材料应用于皮革复鞣工艺和棉织物整理中。具体研究内容如下：首先对ATP进行酸化处理，然

4、后采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）对酸化处理的ATP改性，使ATP表面双键化，进而与丙烯酸（AA）发生原位聚合，制备了聚丙烯酸/凹凸棒土（PAA/ATP）纳米复合材料。结果表明：当盐酸浓度为8mol/L时，酸化ATP的分散性最好。当KH-570和ATP的质量比为1:1时，ATP表面接枝的双键最多。当ATP用量为1.0%时，PAA/ATP纳米复合材料的静置稳定性最好。透射电镜（TEM）表明：复合材料中的ATP能够均匀地分散。热重分析（TGA）结果表明：将ATP引入到聚丙烯酸体系中有利于复合材料热稳定性的提高。应用结果表明：当

5、PAA/ATP中ATP用量为1.0%时，复鞣革样和整理棉织物的阻燃性能最佳。与未整理织物相比，经PAA/ATP纳米复合材料整理的棉织物极限氧指数（LOI）从18.5%提升至了22.7%，燃烧速率从9.2mm/s降低至3.9mm/s；与PAA复鞣革样相比，经PAA/ATP纳米复合材料整理的复鞣革样LOI值从15.7%提升到16.4%，燃烧速率从0.072mm/s降低至0.045mm/s。采用KH-570和异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯（NDZ-201）对酸化ATP进行改性制得了双改性凹凸棒土（BF-ATP），再将其通过原位聚合法引入到聚丙烯

6、酸体系中制备了聚丙烯酸/双改性凹凸棒土（PAA/BF-ATP）纳米复合材料。结果表明：当mKH-570与mNDZ-201的比值为1:19时，NDZ-201的接枝率最高。TEM结果表明：BF-ATP能分散在复合材料中。TGA结果表明：BF-ATP引入到聚丙烯酸体系中的纳米复合材料的热稳定性能更好。应用结果表明：当PAA/BF-ATP中BF-ATP用量为1.0%I时，整理棉织物的阻燃性能最佳；与未整理织物相比，PAA/BF-ATP纳米复合材料整理棉织物的LOI从18.5%提升至了23.5%，燃烧速率从7.37mm/s降低至0.71mm/s。当PAA

7、/BF-ATP中BF-ATP用量为1.5%时，复鞣革样的阻燃性能最佳。与PAA复鞣革样相比，PAA/BF-ATP纳米复合材料复鞣革样的LOI从25.0%提升到了26.1%，燃烧速率从0.072mm/s降低至0.032mm/s。与PAA/ATP的应用结果相比，PAA/BF-ATP复鞣革样和整理棉织物的阻燃性均有所提高，整理织物的LOI值提升了0.8%，复鞣革样的LOI值提高了0.4%，这主要是由于ATP与改性剂中的Si和P协同作用，进而对基体起到一定的保护作用。为了进一步提升棉织物和皮革的阻燃性能，通过原位聚合法将纳米ZnO引入到PAA/BF-A

8、TP纳米复合材料中制备了聚丙烯酸/双改性凹凸棒土/氧化锌（PAA/BF-ATP/ZnO）纳米复合材料。TEM结果表明：棒状的BF-ATP和球状的ZnO