低成本upr无机矿物复合阻燃材料的研究

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第1

2、页摘要不饱和聚酯树脂(UPR)以其独特的优点而广泛应用于交通、化工、建材等领域。但其氧指数仅为19．6％，属易燃产品。同时由于其碳氢含量高，一旦着火燃烧，会产生大量有毒气体和黑烟。针对UPR的阻燃目前仍以卤系(尤其是溴系)阻燃剂为主，但卤系阻燃剂在燃烧时会产生大量有毒且具腐蚀性的气体，这会对环境造成严重危害。欧盟“RoHS”指令严厉声明：2006年7月1日以后投放欧盟市场的电气类产品不得含有多溴联苯等有害的卤系阻燃剂。咎于此，本论文研究了水镁石矿物／氢氧化铝／聚磷酸铵(FB／ATH／

3、APP)、镁铝硅酸盐矿物／膨胀型阻燃剂(SM／IFR)及磷钼(钨)酸铵／SM／IFR三类无卤矿物复合阻燃剂对UPR阻燃、抑烟性能的影响及各自在UPR中的作用机理。首先，在UPR／水镁石矿物／ATH／APP、UPR／镁铝硅酸盐矿物／IFR两大矿物类复合阻燃材料中，本文用XRD、SEM、DTA—TG、FTIR及激光粒度仪等测试手段对各矿物阻燃剂的纯度、形貌、热稳定性及改性效果等进行分析表征。用氧指数、垂直燃烧、烟密度、力学、电学等性能测试方法研究了矿物复合阻燃剂对UPR各性能的影响。用锥形量热仪和DSC—TG对阻燃复合材料

4、的燃烧热分解行为进行了详细的分析讨论。结果表明，加入水镁石／ATH／APP、镁铝硅酸盐矿物／IFR两类复合阻燃剂可使得UPR的氧指数从19．6％分别上升至33．8％和36．4％。此外文中还采用SEM、XRD、FTIR对各体系燃烧后炭层的形貌及成分进行了分析。在此基础上，进一步探讨了各矿物复合阻燃剂在UPR中的阻燃、抑烟机理。其次，为了解决UPR燃烧发烟量大的问题，本文通过分子设计的思想，采用化学沉淀法将具有良好阻燃作用的磷、氮元素和高效抑烟作用的钼、钨元素在分子尺度上进行复合，合成了磷钼酸铵(AMP)和磷钼钨酸铵(AM

5、TP)两类阻燃抑烟剂。基于它们与UPR相容性差、易渗出等问题，文中用三聚氰胺甲醛树脂所制备的微胶囊，采用原位聚合法对AMP和AMTP进行表面包覆处理。研究中借助XRD、SEM、EDS、FTIR及激光粒度仪等对制备的粉体及微胶囊进行分析表征。采用氧指数、垂直燃烧、烟密度等性能测试方法研究了微胶囊包覆AMP、AMTP对纯UPR及UPR／镁铝硅酸盐矿物／IFR两类材料阻燃、抑烟性能的影响。另外还采用DSC—TG对AMP、AMTP的热分解行为进行了研究并由此分析讨论了AMP、AMTP在UPR中的的阻燃、抑烟机理。关键词：不饱和

6、聚酯树脂无机矿物阻燃抑烟机理西南科技大学硕士研究生学位论文第1

7、I页AbstractUnsaturatedpolyesterresin(UPR)isusedtotraf筘c，chemistryandarchitectureindustryextensivelyduetoitsinimitablemerits，butUPRisignitedeasilyandlimitingoxygenindex(LOI)is19．6％．Also，duringtheprocessofcombustionofUPR,agreatdealof

8、noxiousgasandheavysmokewillreleasebecauseofmuchcarbon，hydrogenelement．Atpresent，halogenflameretardant，especiallybrominesystemwasusedwidelystillforUPR，butonceignitedhalogenflameretardantwillreleaseagreatdealofnoxiousandcausticgaswhichisbadforentironment．InEurope，

9、RestrictionofHazardousSubstancesDirective(RollS)announcesunambiguouslythatfromJulyfirst，2006electronicplasticproductionimportedtoEuropecannotcontainhalogenflameretardant，especiallypolybrominatedbiphenyls．Thethesisisjustbasedontheinstruction．Duringtheresearch，the

10、influenceofthreenon·halogenmineralcompositeflameretardantofbrucitemineral／almninumhydroxide／ammoniumpolyphosphate(FB／ATH／APP)，magnesium，aluminumsilicatemineral／intume