2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、聚丙烯(PP)由于其價廉和良好加工性能被廣泛地應用于交通、建筑、電線電纜行業(yè)。然而,因其自身的易燃性在應用中受到很大的限制。因此,兼具良好物理性能和阻燃性能的聚丙烯材料的開發(fā)和應用一直是學界重點關注的課題。鎂鋁層狀雙金屬氫氧化物(LDH-C)具獨特的層狀結構以及層間陰離子與層板陽離子的可調變性,且由于其阻燃效率高、無毒和環(huán)境友好己成為無機阻燃領域研究的熱點。但存在LDH-C與PP相容性差,添加量大和PP材料的力學性能破壞較大的缺陷。改善

2、LDH-C表面化學性能特別是其疏水性是解決 LDH-C所存在的缺陷最有效途徑之一。本論文的研究包括以下內(nèi)容:以三聚磷酸鈉(STPP)和稀土偶聯(lián)劑LaOT為改性劑對LDH-C進行改性,制備P3O105–插層雙金屬氫氧化物(LDH-P)和LaOT改性的LDH-P(La-LDH-P);采用熔融法分別制備LDH-P和La-LDH-P與PP的復合材料(PP/LDH-P和PP/La-LDH-P),依次研究PP/LDH-P和PP/La-LDH-P的阻

3、燃性能;以多聚磷酸銨(APP)為協(xié)效劑,La-LDH-P和PP熔融共混制備阻燃復配體系(PP/La-LDH-P/APP),重點研究APP與La-LDH-P協(xié)同阻燃性能;分別研究PP/LDH-P、PP/La-LDH-P和PP/La-LDH-P/APP三體系的結晶性能、熱力學穩(wěn)定性能、力學性能和阻燃性能。主要結論如下:
  1.以MgAl-CO32-雙金屬氫氧化物(LDH-C)為前體,采用焙燒復原法對LDH-C進行P3O105-插層改

4、性,制備P3O105-插層雙金屬氫氧化物(LDH-P),采用響應面分析法優(yōu)化P3O105-插層反應參數(shù)。調控插層反應溫度,隨溫度的升高,P3O105-插層量增多,LDH-P堿性增強,疏水性增高,在70℃時為最大。
  2.研究LDH-P和LDH-C對PP材料的力學性能、阻燃性能、熱穩(wěn)定性及與PP基體相容性的影響。在添加量相同的條件下,LDH-P性能均優(yōu)于LDH-C性能,其主要原因可能與表面化學性質和分散性有關,即LDH-P粒子疏水

5、性增強。
  3.在N2氣氛下,采用熱重分析法對純PP和PP/LDH-P進行熱力學特性及其熱分解動力學分析。相比于純PP,PP/LDH-P的熱解失重溫度區(qū)間變寬。利用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法對PP/LDH-P進行非等溫動力學分析,得到PP/LDH-P熱解動力學參數(shù)。在此基礎上重點提出最概然 Málek分析法,結合(S)atava-(S)esták、MacCallum-Tanner、Coats-Red

6、fern和 Achar法對不同機理模型進行判定,確定PP/LDH-P復合材料熱解機理為化學反應(F3)模型,機理函數(shù)為f(α)=1/2(1-α)3。這些方法計算表明,PP/LDH-P的活化能平均值E為231.1 kJ·mol-1,指前因子A為1015.11min-1,指前因子A和活化能E存在明顯補償效應。PP/LDH-P熱分解動力學方程為:(此處公式省略)
  4.熱分析和熱動力學研究發(fā)現(xiàn),相比于PP/LDH-C復合材料,在PP/

7、LDH-P復合材料中引入磷可提高其熱穩(wěn)定性,熱失重速率降低,600℃的殘?zhí)柯矢哂赑P/LDH-C的殘?zhí)柯?。LDH-P中的磷可促進熱解過程中PP基體成炭,說明LDH-P除氣相阻燃作用外,其主要起凝聚相作用。
  5.采用稀土偶聯(lián)劑LaOT對LDH-P粒子進行表面改性,以活化指數(shù)、接觸角作為表面改性效果評價指標,優(yōu)化表面改性條件,制得La-LDH-P粒子。經(jīng) XRD、FT-IR、TG-DTG、接觸角等分析,表明LaOT并未破壞LDH-

8、P晶體結構,LaOT包覆在LDH-P粒子表面,使得La-L DH-P粒子由親水性轉為疏水性。
  6.采用熔融共混法制備PP/La-LDH-P阻燃復合材料,通過XRD、TG-DTG、SEM等表征以及LOI、UL-94、力學性能測試手段,對PP/La-LDH-P的相容性、熱性能、燃燒性能和機械性能進行研究。研究發(fā)現(xiàn),稀土偶聯(lián)劑LaOT能改善LDH-P在PP基體的分散性,La-LDH-P與PP基體的相容性較LDH-P大有提高,且La-

9、LDH-P對PP材料力學性能的影響也較小,同時其阻燃性能有較大的改善。
  7.選用膨脹阻燃劑APP為協(xié)效劑,與La-LDH-P復配,制備阻燃PP復合體系(PP/La-LDH-P/APP),考察APP協(xié)效劑對燃燒和熱降解行為的影響,提出了協(xié)效作用機理。研究表明,APP協(xié)效劑可提高阻燃PP的氧指數(shù)LOI,提高殘?zhí)苛俊a-LDH-P和APP的加入可有效促進PP基體燃燒時成炭,同時,APP可釋放含氮不燃性氣體促使炭層膨脹發(fā)泡得到致密炭

10、層,從而有效保護內(nèi)層PP基體不被燃燒。
  8.以TG-DTG為手段,研究PP/La-LDH-P/APP復合體系在空氣氣氛的熱分解動力學,利用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法對PP/La-LDH-P/APP復合體系進行了動力學分析,求出其熱分解動力學參數(shù)。用最概然 Málek法對不同機理模型進行判定,確定PP/LDH-P的熱分解機理函數(shù),通過(S)atava-(S)esták和Achar法驗證了該機理函數(shù)的

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