高相容性錫酸鹽阻燃劑的設計合成及其阻燃機理研究

《高相容性錫酸鹽阻燃劑的設計合成及其阻燃機理研究》是依託河北大學，由徐建中擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高相容性錫酸鹽阻燃劑的設計合成及其阻燃機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐建中
• 依託單位：河北大學

項目摘要

無機阻燃劑與高分子材料的相容性差，導致其在套用中，阻燃效率低且不同程度的損害材料的力學及加工性能。本項目擬通過高分子基質調控的方法，以高分子介質的添加及超聲分散、超臨界乾燥技術的套用製備與高聚物相容性好的表面疏水的納米針狀過渡金屬錫酸鹽，通過研究基質的種類及分子結構對阻燃劑形貌的影響探討阻燃劑的製備過程及機理。將新合成的阻燃劑與商用阻燃劑對比套用於PVC、PS、環氧樹脂等高聚物的阻燃，通過考察阻燃劑對阻燃基體力學性能、加工性能及阻燃性能等的影響，指導阻燃劑的合成過程。通過裂解色譜、熱質聯用、熱紅聯用研究阻燃材料氣相產物的組成，結合掃描電鏡、X射線衍射、X射線光電子能譜及拉曼光譜等對燃燒殘炭的形貌、組成和結構等的分析，探討其阻燃機理。本項目從阻燃劑的製備源頭綜合考慮了阻燃劑的形貌、表面性能及微觀結構對阻燃劑與基體相容性的影響，對於指導高效無機阻燃劑的製備與套用具有重要的理論和套用價值。

結題摘要

在尋求新型、高效無機阻燃劑的研究中，具有多變價態、特殊電子結構的過渡金屬錫酸鹽，受到廣泛關注並獲得套用。過渡金屬錫酸鹽對不同高聚物具有特殊的催化特性以及優異的阻燃消煙性能。但是，不論用共沉澱法、水熱法、溶膠凝膠法等何種方法製備的錫酸鹽在套用中均存在與基體相容性差的缺點，為了改善阻燃劑與被阻燃基體的相容性，提高阻燃劑的分散性及阻燃效率，通常對阻燃劑進行表面改性處理，這樣不但增加了處理工序，提高了成本而且對相容性及阻燃效率的提高並不明顯。 本項目通過基質調控的方法，以高分子介質的添加及超聲分散、超臨界乾燥技術的套用製備與高聚物相容性好的過渡金屬錫酸鹽阻燃劑，研究基質的種類及分子結構對阻燃劑形貌的影響探討阻燃劑的製備過程及機理。將新合成的阻燃劑套用於PVC、PS、環氧樹脂等高聚物的阻燃，考察了阻燃劑對阻燃基體力學性能、加工性能等的影響，研究了阻燃劑的阻燃消煙機理。 結果表明: 以氨水為軟模板，在室溫下製備ZnSn(OH)6的最佳反應條件為β-CD的用量為9g/L，Zn2+和SnO32-的摩爾比為2:3，反應物濃度為0.3M。球形的ZnSn(OH)6阻燃抑煙效果稍優於無定型阻燃劑。採用超音波輔助的方法，在室溫下合成了羥基錫酸鋅包覆纖維狀碳酸鋇（ZHS/BaCO3-F）其對PVC 有很好的阻燃效果，每 100g PVC 中加入 5g ZHS/BaCO3-F 阻 燃 PVC 樣品 LOI 值從 27.0%上升到 30.2%，並且沒有明顯降低 PVC 基體的力學性能。錫酸鑭（La2Sn2O7）、鐵摻雜錫酸鑭（Fe-La2Sn2O7）、錫酸鐠（Pr2Sn2O7）和錫酸釹（Nd2Sn2O7）四種稀土錫酸鹽作為膨脹阻燃劑的協效劑與APP/PER具有較好的協同阻燃作用，且對PP/IFR （75/25）的力學性能影響甚小。以蘆葦葉為原料製備的活性炭為模板，製備的AC-ZnAl2O4具有較好的尖晶石結構，其形貌基本上和活性碳相匹配，套用於PVC的阻燃處理，阻燃及力學等綜合性能優異。 本項目從阻燃劑的製備源頭綜合考慮了阻燃劑的表面形貌、表面性能及微觀結構對阻燃劑與基體相容性的影響，對於指導高效無機阻燃劑的製備與套用具有重要的理論和套用價值。