鐵酸鹽(ZnFe2O4、BiFeO3、LaFeO3)的合成及在PVC和PP中的阻燃應(yīng)用.pdf

1、火災(zāi)是最普遍、最嚴(yán)重的威脅公眾安全和社會健康發(fā)展的主要災(zāi)害之一，對人們的生命、財產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重的危害。因此，對燃燒行為的控制和燃燒機理的探究成為研究人員關(guān)注的熱點。對易燃高聚物進(jìn)行阻燃處理，是降低火災(zāi)危害行之有效的方法。阻燃常用的阻燃劑主要有鹵系、磷系、氮-磷膨脹型、銻系、金屬氫氧化物類、錫酸鹽類及鐵酸鹽類等阻燃劑。本文制備了鐵酸鋅（ZnFe2O4）、鐵酸鉍（BiFeO3）、鐵酸鑭（LaFeO3）三種鐵酸鹽，將其用于軟質(zhì)聚氯乙烯（PV

2、C）中，極限氧指數(shù)（LOI）、煙密度等級（SDR）、錐形量熱測試結(jié)果表明 BiFeO3是軟質(zhì) PVC的一種卓越的阻燃抑煙劑。然后將BiFeO3與膨脹體系協(xié)效用于聚丙烯（PP）中，并研究了BiFeO3對PP的成炭性能、熱降解行為、燃燒行為的影響。
　　本研究分為三個部分：一部分，利用空氣氧化濕法制備了ZnFe2O4，采用水熱法制備了BiFeO3，采用共沉淀法制備了LaFeO3，并探討了BiFeO3和LaFeO3的最佳合成條件。運用X

3、射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）對產(chǎn)物進(jìn)行了表征。第二部分，將合成的ZnFe2O4、BiFeO3和LaFeO3添加到PVC中，通過LOI、SDR和錐形量熱測試表明BiFeO3是軟質(zhì)PVC的一種卓越的阻燃抑煙劑。熱重分析（TG-DTG）和熱重-傅里葉變換紅外光譜聯(lián)用（TG-FITR）分析結(jié)果表明 BiFeO3可以更有效的促進(jìn)PVC的脫氯化氫反應(yīng)，在凝聚相中產(chǎn)生大量穩(wěn)定而致密的殘?zhí)?。?SEM、激光拉曼光譜（LRS）和X射線光

4、電子能譜（XPS）對PVC/鐵酸鹽復(fù)合材料的殘?zhí)糠治隹芍?，BiFeO3有效的抑制了PVC在燃燒過程中形成的煙，并催化了PVC的脫氯化氫反應(yīng)，在阻燃PVC時擁有與Sb2O3相似的性能。第三部分，將BiFeO3與膨脹阻燃體系（IFR）聚磷酸銨（APP）/季戊四醇（PER）協(xié)效應(yīng)用在PP的阻燃改性中，LOI、UL-94測試結(jié)果表明，BiFeO3與IFR協(xié)效阻燃PP存在最佳的添加量。通過 TG-DTG分析表明，適量 BiFeO3的添加可促進(jìn)膨脹

5、阻燃PP提前分解，并降低樣品在高溫時的分解速率，同時促進(jìn)樣品成炭。對 APP/PER/BiFeO3的TG-DTG分析表明，BiFeO3主要對膨脹體系A(chǔ)PP/PER的第三熱降解階段產(chǎn)生影響。對 APP/PER/BiFeO3樣品殘?zhí)康?SEM、XRD和 XPS分析表明，適量的 BiFeO3可與APP/PER發(fā)生反應(yīng)形成P-O-Bi鍵和P-O-Fe鍵，將更多的P元素固定在凝固相中參與交聯(lián)成炭反應(yīng)，形成更多更有效的膨脹炭結(jié)構(gòu)，增加體系的阻燃性能