改性三聚氰胺氰尿酸盐的合成及其阻燃聚酰胺6的研究.doc

学校代码10530学 号 201006041291 分 类 号 O63密 级硕 士 学 位 论 文 改 性 三 聚 氰 胺 氰 尿 酸 盐 的 合 成 及 其 阻 燃 聚 酰 胺 6 的 研 究学 位 申 请 人 邱 军 指 导 教 师 张海良 教授 学 院 名 称 化学学院 学 科 专 业 高分子化学与物理 研 究 方 向 高分子 材料 二○一 三 年 五月 Synthesis of Modified Melamine Cyanurate and Its Application in Flame retarding Polyamide 6Candidate Jun Qiu Supervisor Hailiang ZhangCollege Chemistry Program Polymer Chemistry PhysicsSpecializationPolymer Material DegreeMaster of Science UniversityXiangtan University Date May, 2013湘 潭大学 学 位论文原 创性声 明 本人郑重 声明: 所呈交 的论文 是本 人在导 师的指导 下独立 进行研 究所 取得的研究成果。 除了文中 特别加以标注 引用的内容外, 本论文不包 含任 何其他个人或集体已 经发表或撰写 的成果 作品。 对本文的研 究做出重要贡 献的个人和集体, 均已在文 中以明确方式 标明。 本人完全意识到本声 明的 法律后果由本人承担 。 作者签名:日期:年 月 日学 位论文版 权使用 授权书 本学位论 文作者 完全了 解学校 有关 保留、 使用学位 论文的 规定, 同意 学校保留并向国家有 关部门或机构 送交论 文的复印件和电子版 , 允许 论文 被查阅和借阅。 本 人授权湘潭大学 可以将 本学位论文的全部或 部分内容编 入有关数据库进行检 索, 可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存和汇 编本学位论文。 涉密论文按学校规定 处理。 作者签名: 日期:年 月 日 导师签名: 日期:年 月 日 湘潭 大学 硕士 学位 论文 摘 要 本文建立了氮系阻燃剂 三聚氰胺氰尿酸盐MCA 改 性 合 成 新 技 术 , 改 善 了 MCA 的合成工艺及产品性能, 制备了新型 MCA 阻燃剂 。 将其应用于聚酰胺 6PA6 的阻燃,制得了阻燃效果良好 、 综合性能优异的无卤阻燃 PA6 复 合材料。 并对 MCA 阻燃 PA6 的作用机理及改性剂 的阻燃增 效作用作了初步的研究。 针 对 传统 MCA 合 成 制 备 工艺 中存 在 的 一些 不 足 ,本 文采 用硼 酸 锌微 晶 对 MCA 的合成过程进行控制 。 即在 三聚氰胺- 氰尿酸MA-CA 的水基氢键复合反应 过程中按一定配比加入硫酸锌、 氧化锌和硼砂, 使 析出的 硼酸锌微晶分散沉积在 生成的 MCA 表面,从而 对 MCA 初级组装体 进行包覆,分隔成较小 的独立反应 体系, 使得反应体系的粘度始 终保持在一个较低的水平。 该合成方法可将水 与反 应物配比由传统反应的 4:1 降至 2:1,提高了 反应速率和转化率, 解决了传统合 成工艺中 搅拌困难 、 废水排放量大、 除水时间长、 反应固含量低等难题 。 本文通 过对反应体系 粘度的 测定、 转化率 的计算确定了改性 MCA 的制备工艺路线, 采 用 红外FT-IR 、 热失重TG 、 扫描电镜SEM 等分析测试方法 对其结构及性能进 行了表征。结果表明 :改性剂硼酸锌的最佳用 量为 4~5% ;改性反应体系的粘度 6 4 与未改性反应体系相比 由 2×10 mPa.s 降至 5 ×10 mPa.s ;反应转化率由 80% 提 高到 94.8% ;经过硼酸锌改性后的 MCA 分子 结构并未反生变化 ; 其分解温度下 降了近 120 ℃,但仍在 PA6 的加工温度之上 ; 制得的改性 MCA 粒子粒径很小, 外观规整,分布均匀。 采用合成的改性 MCA 与 PA6 熔融共混制 得 PA6 复合阻燃材料,通过极限 氧指数测定 (LOI ) 、垂直燃烧 试验、 差示扫 描 量热法(DSC ) 、SEM 、TG 等测 试 对其进行了表征。 由于体系中硼酸锌的阻燃增效作用, 改性 MCA 的阻燃效率 明显高于传统 MCA 。 添加量在 20% 时可赋予材料 UL94 V-0 级别, 并比传统 MCA 阻燃 PA6 复合材料 的极限氧指数 高 2~3% 。 样条断面的扫描电镜结果表明硼酸锌 的加入 能改善 MCA 粒子 在 PA6 树脂中的分散 状态,分散尺