聚丙烯-蒙脫土納米復合阻燃材料的制備、結構與性能.pdf

1、本文通過采用有機插層劑對鈉基蒙脫土(Na-MMT)進行改性得到有機蒙脫土(OMMT)，以聚丙烯接枝馬來酸酐(PP-g-MAH)作相容劑，通過熔融插層法制備了聚丙烯/蒙脫土(PP/OMMT)納米復合材料，研究了有機插層改性劑、OMMT以及PP-g-MAH對PP/OMMT納米復合材料的性能的影響；對OMMT和亞磷酸三苯酯(TPPi)-環(huán)氧樹脂(Epoxy)復合阻燃劑(TP-EP)協(xié)同阻燃PP的性能進行了研究，并使用XRD、SEM、TG和顯微

2、鏡照片等方法對所制備的OMMT和PP復合材料進行了測試和表征。主要研究內(nèi)容和成果包括： 第一，采用十八烷基三甲基氯化銨(OTAC)和十二烷基二甲基卞基氯化銨(DDBAC)改性鈉基蒙脫土(Na-MMT)，分別制備了有機蒙脫土OMMT-O和OMMT-D。XRD結果顯示OMMT-O的層間距由Na-MMT的1.22nm增加到2.38nm，OMMT-D的層間距增加到2.19nm，說明插層改性劑已經(jīng)插層進入層間，有效的提高了蒙脫土層間距。

3、 第二，使用OMMT和PP-g-MAH通過熔融插層法制備了PP/OMMT納米復合材料，PP-g-MAH能夠有效的改善OMMT與PP的相容性。結果發(fā)現(xiàn)：OMMT與PP-g-MAH用量比為1/2時綜合性能較好，當OMMT-O用量為5wt％，PP-g-MAH為10wt％時，PP/PP-g-MAH/OMMT-O的極限氧指數(shù)(LOI)從純PP的18.0提高到23.0，沖擊強度比純PP提高了80％，比PP/OMMT-O提高了28％。在PP/P

4、P-g-MAH/OMMT-O中，XRD結果說明部分蒙脫土片層已經(jīng)剝離；SEM結果表明蒙脫土顆粒更細小，分散更加均勻；TG結果表明，PP的外推起始失重溫度To、外推終止失重溫度Tt以及熱失重速率峰值所對應的溫度Tmax都比純PP提高了約20℃。 第三，采用TPPi和Epoxy獲得的TP-EP復合阻燃劑，對PP進行阻燃改性，獲得了良好的阻燃性能。當TPPi和Epoxy質量比為2/3時，TP-EP復合阻燃劑總用量為20wt％時，制備的

5、阻燃PP復合材料的阻燃效果最好：LOI從純PP的18.0提高到為34.5。TG結果表明：TPPi和Epoxy質量比為2/3時的樣品600℃殘余百分數(shù)(W600℃)最大；顯微鏡照片表明，在燃燒過程中TPPi和Epoxy能夠在材料表面形成致密的炭層，提高了PP的阻燃性能。 最后，采用OMMT與TP-EP復合阻燃劑協(xié)同阻燃PP，制備了阻燃性能良好的阻燃PP復合材料，發(fā)現(xiàn)OMMT-O與TP-EP復合阻燃劑之間具有很好協(xié)同阻燃效果。當TP

6、Pi為6wt％和Epoxy為9wt％時，添加0.5wt％的OMMT-O，材料的LOI由32.0提高到36.5，沖擊強度由原來的5.0KJ/m2增加到6.3KJ/m2。XRD表明，與TP-EP復合阻燃劑共混后，OMMT-O的層間距由2.38nm增加到7.48nm；從SEM結果可以看出OMMT-O能在復合材料中均勻分散；TG結果表明OMMT-O的添加增加了W600℃；從炭層的顯微鏡照片可知，添加了OMMT-O后，炭層的表面顆粒更小，炭層表面