聚丙烯蒙脱土纳米复合阻燃材料的制备、结构与性能

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1、摘要摘要本文通过采用有机插层剂对钠基蒙脱土(Na．MMT)进行改性得到有机蒙脱土(OMMT)，以聚丙烯接枝马来酸酐(re．g．MAH)作相容剂，通过熔融插层法制备了聚丙烯／蒙脱土(PP／OMMT)纳米复合材料，研究了有机插层改性剂、OMMT以及PP—g—MAH对PP／OMMT纳米复合材料的性能的影响；对OMMT和亚磷酸三苯酯(TPPi)．环氧树J]旨(Epoxy)复合阻燃剂(TP—EP)协同阻燃PP的性能进行了研究，并使用XRD、SEM、TG和显微镜照片等方法对所制各的OMMT和PP复合材料进行了测试和表征。主要研究内容和成果包括：第一，采用十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)和十二烷基二甲基卞基

2、氯化铵fDDBAC)改性钠基蒙脱土(Na—MMT)，分别制备了有机蒙脱土OMMT-O和OMMT-D。XRD结果显示OMM’r-o的层间距由Na．MMT的1．22nm增加到2．38nm，OMMT-D的层间距增加到2．19nm，说明插层改性剂已经插层进入层间，有效的提高了蒙脱土层间距。第二，使用OMMT和PP．g．MAH通过熔融插层法制各了PP／OMMT纳米复合材料，PP—g—MAH能够有效的改善OMMT与PP的相容性。结果发现：OMMT与PP．g．MAH用量比为l／2时综合性能较好，当OMMT-O用量为5wt％，PP—g．MAH为10wt％时，PP／PP．g．MAH／OMMT-O的极限氧指数(L

3、OI)从纯PP的18．0提高到23．0，冲击强度比纯PP提高了80％，比PP／OMMT-O提高了28％。在PP／PP．g．MAH／OMMT-O中，XRD结果说明部分蒙脱土片层已经剥离；sEM结果表明蒙脱土颗粒更细小，分散更加均匀；TG结果表明，PP的外推起始失重温度To、外推终止失重温度T。以及热失重速率峰值所对应的温度T。。。都比纯PP提高了约20℃。第三，采用TPPi和Epoxy获得的TP—EP复合阻燃剂，对PP进行阻燃改性，获得了良好的阻燃性能。当TPPi和Epoxy质量比为2／3时，TP．EP复合阻燃剂总用量为20wt％时，制备的阻燃PP复合材料的阻燃效果最好：LOI从纯PP的18．0

4、提高到为34．5。TG结果表明：TPPi和Epoxy质量比为2／3时的样品600。C残余百分数(w600"C)最大；显微镜照片表明，在燃烧过程中TPPi和Epoxy能够在材料表面形成致密的炭层，提高了PP的阻燃性能。最后，采用0MMT与TP．EP复合阻燃剂协同阻燃PP，制备了阻燃性能良好的阻燃PP复合材料，发现OMMT-O与TP．EP复合阻燃剂之间具有很好协同阻燃效果。当TPPi为6wt％和Epoxy为9wt％时，添加0．5wt％的OMMT-O，材料的华南理T大学硕士学位论文LOI由32．0提高到36．5，冲击强度由原来的5．0KJ／m2增加到6．3KJ／m2。XRD表明，与TP．EP复合阻燃

5、剂共混后，OMMT-O的层间距由2．38nm增加到7．48nm；从SEM结果可以看出OMMT-O能在复合材料中均匀分散；TG结果表明OMMT-O的添加增加了w600℃；从炭层的显微镜照片可知，添加了OMMT-O后，炭层的表面颗粒更小，炭层表面的致密度提高，因此提高了炭层的阻隔性能，从而提高了材料的阻燃性能。关键字：聚丙烯；蒙脱土；纳米复合材料；无卤阻燃IIABSTRACTOrganophiliemontmorillonite(OMMT)wasgainedbyusingintercalationagentsPolypropylene／montmorillonite(PP／OMMT)nanocom

6、positeswerepreparedbymeltintercalationusingOMMTandmaleicanhydridegraftedPP(PP-g·MAH)．Theeffectofintercalationagents，OMMTandPP-g-MAHonthepropertiesofPP／OMMTnanocopositeswereinvestigated．FlameretardantPPweregainedwithOMMTandCO-flameretardanttriphenylphosphite(TPPi)andEpoxy(TP—EP)．Thesynergisticflamere

7、tardanteffectsbetweenOMMTandCO．．flameretardantTP·-EPwereinvestigated．TheX—raydiffraction(XRD)，scanningelectronmicroscope(SEM)andthermogravimetricanalysis(TG)wereusedtocharacterizetheproducts．Themainre