納米稀土層狀雙氫氧化物的可控制備及阻燃性能研究.pdf

1、層狀雙氫氧化物(簡(jiǎn)稱(chēng)LDHs)又稱(chēng)水滑石(HT),由于其具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和奇特的性能,當(dāng)將其添加到聚合物之中時(shí),具有環(huán)境友好、高效無(wú)毒、有效抑煙等優(yōu)點(diǎn),其相關(guān)研究已成了近幾年研究的熱點(diǎn)。稀土元素由于具有特殊的電子結(jié)構(gòu),使其在催化、發(fā)光、磁性等領(lǐng)域的應(yīng)用具有很大的潛力,特別是作為耐火材料添加劑的相關(guān)領(lǐng)域的研究受到了廣泛重視。從已報(bào)道的相關(guān)文獻(xiàn)來(lái)看,一般是以螯合物形式將稀土元素負(fù)載到層狀雙氫氧化物的層間,而直接將稀土元素通過(guò)同晶取代置換到

2、LDHs層板上的報(bào)道還很少。
　　 本論文將采用制備簡(jiǎn)單的微波晶化低飽和共沉淀法,快速制備出一系列含稀土LDHs,考察了摻雜稀土量對(duì)LDHs結(jié)構(gòu)的影響,并將其添加到聚合物中考察了其對(duì)聚合物的阻燃性能、力學(xué)性能,抑煙性能等的影響,獲得了以下具有創(chuàng)新性的結(jié)果。
　　 通過(guò)低飽和態(tài)共沉淀法,輔助微波手段,制備了系列含稀土Ce和La的LDHs；并通過(guò)XRD和FT-IR等對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,篩選出結(jié)晶度高,晶相單一的樣品Zn-Al

3、-Ce-LDHs(n(Zn2+)/n(Al3+)=3,n(Ce3+)/n(Al3+=1/2),將其用于聚丙烯(PP)中,考察了復(fù)合材料的阻燃性能。當(dāng)Zn-Al-Ce-LDHs添加量為10％時(shí),將PP的極限氧指數(shù)(LOI)由17.4％提高到22％,而且隨著LDHs添加量的提高,材料的極限氧指數(shù)也隨之升高,與添加量呈線性關(guān)系。當(dāng)Zn—Al—Ce-LDHs添加量為50％時(shí),PP的極限氧指數(shù)可達(dá)到28％,說(shuō)明Zn-Al-Ce-LDHs能有效地提

4、高復(fù)合材料的阻燃性能。
　　 采用不同類(lèi)型的LDHs、在復(fù)合材料中保持相同的添加量,研究了LDHs/PP復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性,結(jié)果表明:在低溫段,Zn-Al-Ce-LDHs能有效的延緩復(fù)合材料的熱降解的反應(yīng)的發(fā)生；在高溫段,Zn-Al-Ce-LDHs/PP的殘?zhí)苛棵黠@高于Mg-Al-LDHs/PP、Mg-Al-Ce-LDHs/PP,說(shuō)明Zn-Al-Ce—LDHs具有明顯的促進(jìn)復(fù)合材料成炭的效果。在采用相同Zn-Al—Ce-LDHs

5、、不同LDHs添加量的復(fù)合材料中,復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和殘?zhí)柯蕛H與添加量有關(guān),且殘?zhí)苛颗c添加量基本呈線性關(guān)系。
　　 將Zn-Al-Ce-LDHs與EVA進(jìn)行熔融混合制備成復(fù)合材料,對(duì)其進(jìn)行極限氧指數(shù)以及錐形量熱等燃燒性能測(cè)試,結(jié)果表明:當(dāng)Zn-Al-Ce-LDHs的添加量少于40％時(shí),對(duì)復(fù)合材料的阻燃性提高不明顯,但是超過(guò)40％時(shí),對(duì)復(fù)合材料的阻燃性有了大幅度的提高,同時(shí),復(fù)合材料的熱釋放速率和煙釋放速率隨著Zn-Al-Ce-L