Page 46 - 201905
P. 46

·814·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 36 卷

                 property; functional materials
                 Foundation item: Project of Key Laboratory of Pulp and Paper Science and Technology of Ministry of
                 Education/Shandong Province of China (KF201706)


                 聚合物材料由于其良好的机械加工性能以及化                          都没有讨论改性后水滑石对复合材料的阻燃性能和
            学稳定性而广泛用于工业、农业和日常生活中。然                             热稳定性能的影响。Shi         [22] 等制备了衣康酸改性和十
            而，其应用受到不同程度的限制，因为它们中的大                             二烷基硫酸钠/衣康酸复合改性的水滑石，研究了
            多数是易燃材料。因此，人们越来越关注聚合物材                             LDHs/PP 复合材料的力学性能和阻燃性能。
            料的阻燃性      [1-5] 。聚丙烯是一种通用塑料，具有优良                      本文通过阴离子交换法制备了衣康酸插层、钛酸
                                                       [6]
            的机械性能、良好的电绝缘性和耐化学腐蚀性 。                             酯偶联剂 NDZ-201 覆盖的复合改性水滑石 ITA-LDHs，
            聚丙烯极易燃，LOI 约为 17%，因其组成元素为 C                        通过 FTIR、XRD、TGA 和 SEM 对其结构进行了表
                 [7]
            和 H 。在燃烧过程中，大量浓烟和有害物质对人                            征。通过熔融共混法研究了 ITA-LDHs 对 PP 阻燃性
            们的生命安全构成严重威胁，严重限制了其应用。                             能和力学性能的影响。
            因此，人们越来越关注聚丙烯的阻燃性能。
                 水滑石是一种阴离子层状无机功能材料，也称                          1   实验部分
            为层状双金属氢氧化物（LDHs）               [8-9] ，其层状金属
            阳离子和夹层阴离子可在一定范围内调节                    [10-11] ，广   1.1    原料及仪器
            泛应用于催化剂、吸附剂、热稳定剂、阻燃剂等                    [12-13] 。     六水合硝酸镁〔Mg(NO 3 ) 2 ·6H 2 O〕、无水碳酸钠：
                                                               AR ， 天津鼎盛鑫化工有限公司；九水合硝酸铝
            当 LDHs 用作阻燃剂时，与传统的无机阻燃剂和卤
                                                               〔Al(NO 3) 3·9H 2O〕：AR，天津市广成化学试剂有限公
            化阻燃剂相比，其不仅具有高阻燃效率，还具有无
                                                               司；氢氧化钠（片状）、衣康酸：AR，国药集团化学
            毒、无卤素和抑烟作用，也被称为新一代环保型阻
            燃剂   [14] 。因为水滑石很容易团聚，与有机物的相容                      试剂有限公司；钛酸酯偶联剂：NDZ-201，南京品宁
                                                               偶联剂有限公司；聚丙烯（PP）：F401，燕山石化股
            性差，所以需要对水滑石进行有机改性，常用改性剂
            包括有机酸、表面活性剂和偶联剂                [15-16] 。           份有限公司；无水乙醇，市售 AR；去离子水，自制。
                 许家友   [17] 等用马来酸和水滑石制备了马来酸根                       FW100 高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有
                                                               限公司；JS30A 双螺杆挤出机，烟台齐通粉末机械
            插层的水滑石，并把插层后的水滑石与聚氯乙烯
                                                               有限公司；F-3 氧指数测定仪、CZF-3 垂直燃烧仪，
            （PVC）共混，结果显示，马来酸插层后的水滑石
                                                               南京市江宁区分析仪器厂；TAQ-500 热失重分析仪，
            改善了水滑石在 PVC 中的分散性和相容性，提高了
            PVC 的力学性能，但遗憾的是改性后的水滑石/PVC                         日本 Shimadzon 公司；FTT 标准型锥形量热仪，英
            复合材料比未改性的水滑石/PVC 复合材料的热稳                           国 FTT 公司；Nicolet-670 红外光谱仪，美国 Nicolet
            定性低；徐圣       [18] 等采用三聚磷酸钠（STPP）对镁铝                公司；D/max-2500 型 X 射线衍射仪，日本理学公司；
                                               5
            水滑石进行表面改性，结果显示，P 3 O 10 以不同类型                      JSM-6380 扫描电镜，日本 JEOL 公司。
            的—O—P—O—键吸附于 LDHs 层板边缘及表面，                         1.2    材料的制备
            包覆 LDHs 粒子形成保护膜，降低了粒子表面极性，                         1.2.1    LDHs 的制备
            增大了粒子间空间位阻，从而提高了 LDHs 粒子的                              称取     12.8 g  Mg(NO 3 ) 2 ·6H 2 O  和  9.375 g
            相容性和分散性；同时，与 PP 复合后使 PP 基体的                        Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O〔n(Mg)∶n(Al) =2∶1〕溶于 100 mL
            极限氧指数、力学性能提高；Kalali E N             [19] 等制备了      去离子水中配成盐溶液，然后称取 6  g  NaOH 和
            羟丙基磺基丁基-β-环糊精（sCD）、十二烷基苯磺酸                         1.59 g  Na 2 CO 3 配制成 0.15 mol/L 的碱溶液。于
            钠（DBS）和牛磺酸（T）多组分改性 LDHs 体系的                        500 mL 三口烧瓶中事先加入 100 mL 去离子水，然
            功能化层状双氢氧化物，与未改性 LDHs 相比，LDHs                       后在室温下同时缓慢滴加盐溶液和碱溶液，滴加过
            的层间距扩大，在环氧树脂中的分散性得到提高，                             程中保持溶液的 pH 在 10~11；滴加完毕后在室温下
            极限氧指数、成炭率提高，UL-94 垂直燃烧测试达                          搅拌 1 h；然后升温到 65 ℃保温 18~20 h。将冷却后
            到 V0 级，显著降低了峰值放热率、总放热和总产烟                          所得的浆液过滤，用去离子水洗涤 2~3 次，所得滤
            量，其在同等填料载荷下表现出优异的阻燃性。童孟                            饼在 80 ℃烘干，即制得 LDHs 粉末样品。
            良 [20] 等和刘立柱    [21] 等均用钛酸酯偶联剂表面改性                 1.2.2    ITA-LDHs 的制备
            水滑石，结果表明，改性后的水滑石与未改性的水                                 称取     12.8 g  Mg(NO 3 ) 2 ·6H 2 O  和  9.375 g
            滑石相比，均能提高材料的力学性能，但两篇文章                             Al(NO 3 ) 3 ·9H 2 O〔n(Mg)∶n(Al) =2∶1〕溶于 100 mL
   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51