可膨胀石墨包覆改性及其在ABS、PS阻燃中的应用课件.ppt

LOGO 可膨胀石墨包覆改性及其在ABS、PS阻燃中的应用 1、研究的目的及意义 高分子材料阻燃按阻燃元素种类进行分类，阻燃剂可分为卤系、磷系、氮系、镁铝系、膨胀阻燃剂（化学型、物理型）等。 卤系阻燃剂因其价廉、高效阻燃而被广泛应用，但会释放大量有害气体，造成二次伤害； 磷系阻燃剂虽阻燃效率高，但增塑现象严重； 氮系阻燃剂无毒环保，但由于阻燃机理特殊，应用范围受到严重地限制； 镁铝系阻燃剂兼具阻燃、消烟、填充三种功能，且价廉，但所需添加量过大，导致力学性能下降； 化学膨胀型阻燃剂(IFR)是一种以氮、磷为主要组成的复合阻燃剂，它不含卤素，也不采用氧化锑作为协效剂，该类阻燃剂在受热时发泡膨胀，故称为膨胀型阻燃剂，它是一类高效低毒的环保型阻燃剂。但因价格较高，应用受到一定限制。 物理型可膨胀石墨阻燃剂由于其阻燃的聚合物材料具有无毒、烟释放量少、燃烧速率低、热释放速率低等优点，适应阻燃材料发展的需要，是一种非常具有应用前景的环保型无卤阻燃剂。 缺点： 使一切阻燃制品变黑； 力学强度不如卤系； 很大程度上限制了其应用领域。 本文主要针对可膨胀石墨存在问题进行包覆多重改性，并对其在ABS、PS中的阻燃应用效果进行研究，以拓展可膨胀石墨的应用范围。 包覆改性目的： （1）通过包覆，将可膨胀的黑色改为白色； （2）通过包覆，不降低或提高可膨胀石墨的阻燃性； （3）通过包覆，提高可膨胀石墨与聚合物材料界面相容性，从而提高其力学性能； 2、研究方法和技术路线 2.1研究内容 2.1.1原则 包覆改性遵循三个有利于： 有利于改白； 有利于提高相容性； 有利于提高阻燃性。 2.1.2包覆改性方法 通过查阅文献和本人预备实验初步结果，本文拟将通过三种方法对EG进行包覆改性，寻找适宜方案。 （1）三聚氰胺-甲醛树脂包覆法 （2）硅树脂包覆法 （3）阻燃涂料包覆法 ①三聚氰胺-甲醛树脂预聚物的的制备 三聚氰胺氮原子上的活泼H原子很容易跟甲醛反应，生成羟甲基化合物。 ②三聚氰胺—甲醛树脂预聚物的缩合 羟甲基密胺在酸性介质中会进一步交联成网状结构，在可膨胀石墨上包覆成膜。缩合交联的机理比较复杂，示意图如下： （1）三聚氰胺-甲醛树脂包覆法 ③三聚氰胺—甲醛树脂(melamine- formaldehyde resin，简称MF)包覆可膨胀石墨的实验流程图如下： (2)硅树脂改性可膨胀石墨的实验流程图如下： 2.1.3应用于阻燃ABS、PS阻燃的效果比较试验 具体的阻燃ABS、PS加工流程图如下： （3）阻燃涂料包覆法 利用白色阻燃涂料，通过喷雾干燥、涂刷等方法， 实现改白包覆。 通过对不同方法包覆的ABS、PS样品阻燃性能、力学性能、 样品白度的比较研究，找出适宜的包覆工艺条件和阻燃配方。 LOI UL-94 力学性能 SEM 锥形量热 表征测 试 方 法 对材料的燃烧性能、热稳定性、材料微观形貌、表面组成、白度值、力学性能等进行测试和表征，以求理解其阻燃规律。 XPS TG IR DSC 白度值 2.1.4表征测试方法与手段 3、实验中可能存在问题---实验瓶颈 可膨胀石墨在包覆过程中的团聚问题 在包覆过程中，包覆可膨胀石墨会团聚，使得制得的改性EG粒径变大，导致在聚合物中分布不均匀，降低阻燃、力学等效果。 拟解决的方法： （1）通过试验寻找适宜的表面活性剂作为分散剂、包覆囊材，通过正交设计寻找其适宜用量； （2）通过包覆中采用超声波、喷雾干燥等分散设备，减低团聚。 可膨胀石墨的研究现状 近年来，有关可膨胀石墨的研究工作获得了全世 界范围的关注和重视，并主要集中在三个方面： 4、研究的创新性 EG的阻燃性能是与EG的大小和膨胀体积有关，膨胀体积越大且EG尺寸越大，起阻燃性能越高，但是尺寸太大，使得EG在聚合物中分散性不好，从而降低材料的力学性能。为了提高EG与聚合物基体的相容性，将可膨胀石墨使用合适的高分子包覆起来是一个有效的方法。但由于可膨胀石墨的阻燃性能要求其粒度较大，一般在毫米级，对于这一级别的颗粒进行表面修饰或包覆可膨胀石墨难度较大，所以关于改性处理EG的文献报道很少，尤其是将其白度化的研究更是未见报道。 白度化EG拓宽 黑色EG应用领域 新 环境友好型无卤阻燃剂 首次对白度化可膨胀石墨进行研究，弥补这方面的研究空白 提高EG与基体材料界面相容性 宽 首 高 无 首次将包覆改性可膨胀石墨 运用到ABS、PS的阻燃应用中 讨论不同配比与阻燃效率，力学性能度关系；发表论文，申请专利 数据整理，同时进行补充及验证实验， 讨论实验结果，优化实验方案 实施实验方案，开始试验确定最佳的配比 5、