蜜胺樹脂包覆納米氧化銻的制備及其在軟質(zhì)PVC中的阻燃性能研究.pdf

1、本論文開展了蜜胺樹脂（又稱三聚氰胺甲醛樹脂，簡稱MF）包覆納米三氧化二銻和五氧化二銻阻燃劑的制備及其在軟質(zhì)聚氯乙烯（PVC）中的應(yīng)用研究，分別采用X射線粉末衍射儀（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）及傅立葉變換紅外光譜儀（FT-IR）等多種現(xiàn)代表征測試手段對包覆前后的氧化銻進(jìn)行了表征。將包覆前后的三氧化二銻和五氧化二銻分別添加到軟質(zhì)PVC中，通過對復(fù)合材料進(jìn)行熱重分析及氧指數(shù)測試，考察了包覆前后氧化銻添加量對軟質(zhì)PVC 阻燃性能和拉伸強(qiáng)

2、度的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 1.氟離子配位沉淀法制備三氧化二銻
　　 采用氟離子配位沉淀法制備了三氧化二銻，考察了配位體濃度、銻離子濃度、溫度、修飾劑分子量等對三氧化二銻晶型和粒徑分布的影響，確定了最佳合成反應(yīng)條件，并進(jìn)行了放大試驗。結(jié)果表明，無氟離子配位時所得產(chǎn)物為立方晶型和斜方晶型的混合體系；
　　 隨著氟離子比例的增大，所得產(chǎn)物中立方晶型的含量不斷增大，斜方晶型含量不斷減??；
　　 當(dāng)

3、n(F)/n(Sb)≥1 時所得Sb2O3具有單一的立方晶型，此后隨n(F)/n(Sb)繼續(xù)增大產(chǎn)物晶型無明顯變化，因此確定n(F)/n(Sb)=1。銻離子濃度主要影響產(chǎn)物的粒徑大小，濃度越小粒徑越小；考慮到生產(chǎn)成本和效率，該濃度不宜太小，選擇銻離子濃度為0.025 mol/L；
　　 相應(yīng)的氧化銻粒徑為200 nm 左右；而溫度和修飾劑的分子量主要影響所得氧化銻顆粒的粒徑分布范圍，溫度越低分布越窄；考慮到生產(chǎn)過程中的能耗，選擇

4、30 ℃為宜。聚乙二醇-6000具有較大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可使所得產(chǎn)物粒徑分布變窄。
　　 2.蜜胺樹脂包覆Sb2O3的制備及其在軟質(zhì)PVC中的應(yīng)用
　　 用蜜胺樹脂對放大實(shí)驗所得Sb2O3 進(jìn)行表面包覆，通過對包覆前后產(chǎn)物進(jìn)行XRD和TEM分析可以確定，蜜胺樹脂已成功地包覆在Sb2O3表面，且包覆層厚度可以通過調(diào)節(jié)預(yù)聚體的加入量而調(diào)控；但包覆前后Sb2O3的晶型未發(fā)生明顯變化。將包覆前后的Sb2O3分別加入到軟質(zhì)PVC 塑料

5、中，考察了其對PVC 阻燃性能和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)MF-Sb2O3 添加量達(dá)到5％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，軟質(zhì)PVC的氧指數(shù)由23.8 提高到30.0，達(dá)到一般阻燃要求。由于MF-Sb2O3中Sb2O3 含量為25.2％，故此時軟質(zhì)PVC塑料中的Sb2O3 實(shí)際含量僅為1.26％；其阻燃效率相當(dāng)于加入3.55％的Sb2O3，Sb2O3的用量減少了64.5％。在其他添加量下，達(dá)到相同氧指數(shù)時Sb2O3的用量均大幅度降低，添加量為1％時的

6、氧指數(shù)可達(dá)81.3％。由此可以看出，在達(dá)到相同阻燃性能的前提下，通過對Sb2O3 進(jìn)行表面包覆能夠大大降低Sb2O3的用量，在節(jié)約銻資源的同時減輕阻燃劑對環(huán)境可能造成的影響。
　　 3.蜜胺樹脂包覆Sb2O5的制備及其在軟質(zhì)PVC中的應(yīng)用
　　 首先采用傳統(tǒng)的氧化回流法制備出分散性較好、粒徑（10 ～20 nm）分布均勻的Sb2O5膠體，然后用蜜胺樹脂對其進(jìn)行表面包覆。通過對包覆前后產(chǎn)物進(jìn)行XRD和TEM分析可以確定，蜜

7、胺樹脂已成功地包覆在Sb2O5表面，且包覆層厚度可以通過調(diào)節(jié)預(yù)聚體的加入量而調(diào)控；但包覆前后Sb2O5的晶型未發(fā)生明顯變化。將包覆前后的Sb2O5分別加入到軟質(zhì)PVC 塑料中，當(dāng)MF-Sb2O5 添加量達(dá)到5％時，軟質(zhì)PVC的氧指數(shù)由23.8 提高到28.3，達(dá)到一般阻燃要求。由于MF-Sb2O5中Sb2O5 含量為34.2％，因此此時PVC塑料中的Sb2O5 實(shí)際添加量為1.7％；其阻燃效果相當(dāng)于加入4.8％的Sb2O5，Sb2O5的