纳米三氧化二锑在PBT基复合材料中的分散性及其对阻燃性能的影响

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纳米材料与阻燃

纳米材料与阻燃

超细化三氧化二锑阻燃剂
三氧化二锑(Sb2O3)是一种添加型阻燃剂, 主要用于塑料制品(聚氯乙烯、聚烯烃、聚酯) 和纺织织物的阻燃,也可用于帆布、纸张、油 等的阻燃剂作为阻燃助剂的Sb2O3,其颗粒大 小和形态对合成材料性能和阻燃效果影响较 大
聚合物的燃烧过程中形成活泼自由基· OH,然后通 过连锁反应进行下去 导致聚合物燃烧 一方面生成的SbCL3蒸汽比重大,附于物料表面, 起到隔绝空气的作用,另一方面SbCL3在高温条件下 热分解生成HCL终止燃烧过程中的· OH的链式反应。
中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室
主讲:聂艳斌
由于聚合物材料(塑料、橡胶、纤维)的易燃性,造成了众多 的火灾事故和人员伤亡,阻燃技术是针对聚合物材料而采用的 一种防护措施,即阻止材料燃烧及延缓火焰的蔓延,从而减少 火灾的发生,或将火灾控制在一定的范围,为火灾的扑救赢得 宝贵的时间。 阻燃技术包括阻燃剂及阻燃材料的制备及工艺, 阻燃机理的研究等方面,由于目前使用的阻燃剂造成了材料在 力学性能、价格、环境污染等方面的不足之处,因此发展新的 阻燃技术是当前急需解决的一个重要问题。纳米技术在传统 的阻燃材料中的应用为阻燃技术开辟了一个新的领域,并有可 能实现产业化。
制备
无论使用无机阻燃剂还是有机阻燃剂,都提高了聚合物的阻燃性能。但 同时存在如下严重问题: (1)有毒气体的释放,大量的烟雾; (2)添加量大,影响机械性能; (3)环境污染; 这在很大程度上限制了聚合物材料的使用范围,因此开发新型、清洁、 高效阻燃剂及阻燃材料便成为阻燃技术领域的重要问题。聚合物/层状无 机物纳米复合材料是一种有希望同时满足上述要求并具有较高阻燃性能 的一种新型材料。 纳米复合材料是指将材料中的一个或多个组份以纳米尺寸或分子水平均 匀地分散在另一组份的基体中,实验证明,因其存在超细的尺寸,所以各种 类型的纳米复合材料的性质比其相应的宏观或微米级复合材料均有较大 改善。鳞片状粘土或其它层状无机物能够碎裂成纳米尺寸的结构微区,其 片层间的距离一般在几 到十几 ,可以容纳某些单体和聚合物,它们可以让 某些聚合物嵌入到其纳米尺寸的夹层空间中,形成“嵌入纳米复合材料” 和“层离纳米复合材料”[3-5]。

PBT/OMMT纳米复合材料制备及阻燃性能研究

PBT/OMMT纳米复合材料制备及阻燃性能研究

( c o lo a e il ce c n c n l g ,S a d n S h o fM t ras S in e a d Te h oo y h n o g Un v r i fTe h o o y,Z b 5 0 9 Ch n ) i e st o c n l g y io 2 0 4 , i a
o BT. Th t u t r n n e f c e t r s o h a o o o ie r h r ce ie y XRD n EM , fP e s r c u e a d i t ra e f a u e ft e n n c mp st s we e c a a t r d b z a dS a d d s u s d t eme h n s o l mer t r a t n i c s e h c a im ffa e a d n .Th e u t h we h ta dn er s lss o d t a d i g OM M T a c n i r v lme mp o e f a r t r e r p r is u h fe twa o b iu ,C — d i o e a d d p o e t ,b tt ee f c sn t v o s O a d t n 0M M T n i e a d n y p a y e — e o i a d f e r t r a tma l y as n r r
( 东理 工大 学 材料 科 学与 工程 学院 ,山东 淄博 2 5 4 ) 山 5 0 9
摘 要 :采用 熔融 插 层 法 制 备 聚 对 苯 二 甲酸 丁 二 醇 酯 ( B P T) / 机 膨 润 土 ( MMT) 纳 米 复 合 材 有 O 料 ,加 入 阻 燃 剂 提 高 P T 的 阻 燃 性 能 。利 用 X D、S M 观 察 纳 米 复 合 材 料 的 结 构 及 界 面 特 征 ,测 试 阻 B R E

钛系和锑系催化剂对阻燃聚酯制备的影响

钛系和锑系催化剂对阻燃聚酯制备的影响

钛系和锑系催化剂对阻燃聚酯制备的影响作者:俞雨农郑兵蒲新明冯卫芳张顺花来源:《现代纺织技术》2022年第04期摘要:为了探究不同种类催化剂对阻燃聚酯聚合工艺及性能的影响,选用了两种钛系催化剂和一种锑系催化剂,以2-羧乙基苯基次磷酸为阻燃单体,采用直接酯化法合成阻燃改性共聚酯,探讨了不同的催化剂对合成共聚酯性能的影响。

结果表明:两种钛系催化剂制备的阻燃聚酯(Ti-PET)的缩聚反应时间都长于锑系阻燃聚酯(Sb-PET),其特性黏度低于Sb-PET的;使用乙二醇钛作为催化剂制备的阻燃聚酯呈深黄色,采用自制的Ti/Zn催化剂制备的阻燃聚酯呈淡黄色;热分析测试表明:两种Ti-PET的熔点(Tm)、峰顶温度(Tp)都高于Sb-PET,其熔融热焓和结晶热焓都高于Sb-PET;其热稳定性更好,残碳量高;阻燃性能测试表明,3种阻燃聚酯的极限氧指数均在29.5% 左右,UL-94测试结果都达到V-0级。

关键词:阻燃聚酯;钛系催化剂;锑系催化剂;聚合中图分类号:TB34文献标志码:A文章编号:1009-265X(2022)04-0094-08Effect of titanium and antimony catalysts on the preparation of flame retardant polyesterYU Yunong1, ZHENG Bing2, PU Xinming2, FENG Weifang3, ZHANG Shunhua1(1.College of Materials Science and Engineering, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China;2.Wankai New Materials Co., Ltd., Haining 314415, China;3.Zhengkai Textile Co., Ltd., Hangzhou 311223, China)Abstract: In order to explore the influence of different types of catalysts on the polymerization process and properties of flame-retardant polyester, two kinds of titanium-based catalysts and one kind of antimony-based catalyst were selected to synthesize flame-retarded modified copolyesters by direct esterification methodusing 2-carboxyethyl (phenyl)phosphinicacid as the flame retarded monomer, and the influence of different catalysts on the performance of the copolyester was discussed. The results show that the polycondensation reaction time of the flame-retardant polyester (Ti-PET) prepared by the two titanium-based catalysts is longer than that of the flame-retardant polyester (Sb-PET) prepared by the antimony-based catalyst, and the intrinsic viscosity of the two Ti-PETs is lower than that of Sb-PET; the flame-retardant polyester prepared with ethylene glycol titanium catalyst is dark yellow, and the flame-retardant polyester prepared with self-made Ti/Zn catalyst is light yellow; DSC test shows that the melting temperature (Tm) and peak temperature (Tp) of two kinds of Ti-PET are higher than those of Sb-PET, and their melting enthalpy andcrystallization enthalpy are also higher thanthose of Sb-PET; TG test shows that Ti-PET has good thermal stability and high residual carbon content; the fire performance test shows that the flame retardant performance of the three flame retardant polyesters is not much different, the limiting oxygen index is about 29.5%, and the UL-94 test results have reached the V-0 level.Key words: flame-retardant polyester; titanium-based catalyst; antimony catalyst; polymerization process聚酯(PET)是中国应用最广、产量最大的纤维材料,其纤维产品具有力学性能好、热定型性能优良、耐热性好、耐酸碱等性能,持久耐用[1],但PET为易燃材料,发生火灾时会成为引燃物或助燃物[2]。

PBT基阻燃复合材料增韧改性的研究

PBT基阻燃复合材料增韧改性的研究

PBT基阻燃复合材料增韧改性的研究PBT基阻燃复合材料增韧改性的研究随着科学技术的不断进步和人们对生活安全的要求日益提高,阻燃材料在各个领域得到了广泛应用。

PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)树脂是一种具有优异物理性能和电气性能的工程塑料,然而其阻燃性能仍有待提高。

因此,研究人员开始探索利用增韧改性来提高PBT基阻燃复合材料的性能。

本文将探讨PBT基阻燃复合材料增韧改性的研究进展。

增韧改性是指在基础材料中添加一定比例的增韧剂,以提高材料的韧性和耐冲击性能。

对于PBT基阻燃复合材料而言,增韧改性的目标是在提高材料的阻燃性能的同时,保持其良好的力学性能。

目前常用的增韧剂有弹性体、纳米填料等。

首先,弹性体增韧剂是常用的PBT基阻燃复合材料增韧改性方法之一。

聚合物弹性体如聚丙烯、聚苯乙烯等能够有效提高材料的韧性和耐冲击性能。

通过将弹性体颗粒分散在PBT基树脂中,形成弹性体相,能够吸收冲击能量,从而提高材料的拉伸和弯曲韧性。

此外,弹性体的疏松结构还能够阻碍燃烧物质的扩散,因此对于PBT基阻燃复合材料的阻燃性能的提升也具有一定的作用。

其次,纳米填料增韧改性是近年来备受关注的PBT基阻燃复合材料增韧改性方法。

纳米填料具有高比表面积和特殊的界面效应,能够显著提高材料的力学性能。

常见的纳米填料有纳米氧化物、纳米碳酸钙等。

纳米填料的添加可以使复合材料的界面强化和增加粘附力,从而提高PBT基复合材料的拉伸强度、韧性和耐冲击性能。

此外,还可以通过改变PBT基阻燃复合材料的配方和加工参数来实现增韧改性。

例如,调整增韧剂的添加量、选择合适的相容剂以提高相容性等。

同时,合理的熔体混合工艺参数也对增韧改性起到重要作用。

综上所述,PBT基阻燃复合材料的增韧改性研究具有广阔的应用前景和研究价值。

通过添加弹性体增韧剂和纳米填料等手段,可以显著提高PBT基阻燃复合材料的力学性能和阻燃性能。

未来的研究方向包括对更有效的增韧剂和填料的探索,以及相应的加工工艺优化。

纳米三氧化二锑在阻燃聚丙烯中的应用

纳米三氧化二锑在阻燃聚丙烯中的应用

Appl i c a t i o n o f Na n o- An t i mo n y Tr i o x i d e on Fl a me Re t ar da nt Pol ypr o py l e ne
Y u a nHa i b i n g, Li uW e n z h i, Ha oY u a n z e n g
1 . 8 I Xm, 湖 南 常德辰 州锑 品有 限责任 公 司 ; N. S b 2 O 3 : D 5 0 = 0 . 0 8 —0 . 2 1 T I , 湖 南 常 德 辰 州 锑 品有 限责 任公 司 ;
( N. S b 2 O 3 ) o n me c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n d l f a me r e t a r d a n t p r o p e r t i e s o f l f m e a r e t a r d a n t p o l y p r o p y l e n e w a s s t u d i e d . T h e r e s u l t s s h o w
Ab s t r a c t: Th e e f f e c t o f s u r f a c e t r e a t me n t t e c h n o l o g y a n d ma s t e r b a t c h p r e p a r a t i o n t e c h n o l o g y o f n a n o — a n t i mo n y t r i o x i d e
且 可 以降 低 材 料 成 本 。
关键词 : 纳米三氧化二锑 ; 阻燃聚丙烯 ; 母粒 ; 表面处理 中图分类号 : T Q3 2 5 . 1 文献 标识 码 : A 文章编号 : 1 0 0 1 - 3 5 3 9 ( 2 0 1 3 ) 0 4 - 0 0 1 8 - 0 3

纳米稀土氧化物-Sb2O3-BEO-PBT复合材料的制备及性能研究

纳米稀土氧化物-Sb2O3-BEO-PBT复合材料的制备及性能研究

纳米稀土氧化物-Sb2O3-BEO-PBT复合材料的制备及性能研究纳米稀土氧化物/Sb2O3/BEO-PBT复合材料的制备及性能研究随着科学技术的发展,合成和应用新型纳米材料的研究逐渐成为了材料科学研究的热点。

纳米材料具有与其普通尺寸的材料相比具有独特的物理、化学和力学性质的特点。

在这种背景下,纳米稀土氧化物/Sb2O3/BEO-PBT复合材料引起了广泛的关注。

本文主要研究的对象是纳米稀土氧化物/Sb2O3/BEO-PBT 复合材料。

通过混炼、熔融、挤出和压片等工艺,制备了一系列的复合材料样品。

通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等技术手段对材料的结构和形貌进行了表征。

结果显示,纳米稀土氧化物/Sb2O3/BEO-PBT复合材料呈现出均匀的分散性和良好的复合界面。

同时,纳米材料在材料基体中的添加使得材料具有了更高的比表面积和更好的力学性能。

根据对复合材料的热性能分析,纳米稀土氧化物/Sb2O3/BEO-PBT复合材料表现出了较好的热稳定性。

热重分析结果显示,纳米稀土氧化物/Sb2O3/BEO-PBT复合材料的热分解温度大于200℃,且热失重率较小。

这说明材料在高温环境下有较好的稳定性。

进一步研究了纳米稀土氧化物/Sb2O3/BEO-PBT复合材料的电学性能。

电学性能测试结果表明,纳米稀土氧化物/Sb2O3/BEO-PBT复合材料具有较低的介电常数和较高的介电强度。

这使得该材料在电子器件中具有潜在的应用前景。

除此之外,本文还对纳米稀土氧化物/Sb2O3/BEO-PBT复合材料的力学性能进行了研究。

通过拉伸实验和硬度测试发现,纳米稀土氧化物/Sb2O3/BEO-PBT复合材料具有较高的抗拉强度和硬度值。

这证明了纳米材料的添加有助于提高材料的强度和硬度。

总结来看,纳米稀土氧化物/Sb2O3/BEO-PBT复合材料具有良好的热稳定性、电学性能和力学性能。

这一研究为进一步开发和应用纳米材料在工程领域中的潜力提供了实验基础。

纳米改性氢氧化铝在PBT中的阻燃应用

纳米改性氢氧化铝在PBT中的阻燃应用

纳米改性氢氧化铝在PBT中的阻燃应用蔡挺松;郭奋;陈建峰【期刊名称】《塑料工业》【年(卷),期】2006(34)1【摘要】首次采用纳米改性氢氧化铝(CG-ATH)对对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)进行阻燃研究,考察了纳米(CG-ATH)的填充量对PBT/CG-ATH复合材料力学性能以及燃烧性能的影响.实验结果表明,随着CG-ATH填充量的增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度都呈先上升后下降的趋势,在纳米CG-ATH填充量为5%时,冲击强度、断裂伸长率达到最大值,分别为5.0 kJ/m2和15.9%;在CG-ATH填充量达到15%时,拉伸强度达到最大值58.2 MPa.纳米CG-ATH具有提高氧指数、降低分解速度的作用,但其分解产物具有促使炭残余物分解的负面作用.【总页数】3页(P55-57)【作者】蔡挺松;郭奋;陈建峰【作者单位】北京化工大学教育部超重力工程研究中心,北京,100029;北京化工大学教育部超重力工程研究中心,北京,100029;北京化工大学教育部超重力工程研究中心,北京,100029【正文语种】中文【中图分类】TQ314.24;TQ323.4【相关文献】1.氢氧化铝包覆改性聚磷酸铵及其在阻燃聚丙烯中的应用研究 [J], 秦兆鲁;李定华;杨荣杰2.三聚氰胺及氢氧化铝在阻燃硅橡胶中的应用 [J], 罗明;张发爱;罗华兴3.氢氧化铝在CPE阻燃体系中的应用 [J], 张陆;穆晓斌;苏琳4.氢氧化铝阻燃剂的表面改性及在软质聚氯乙烯中的应用研究 [J], 刘立华;栾震;陈梦玉;张静;安雪5.纳米改性氢氧化铝与包覆红磷协效阻燃PBT的研究 [J], 蔡挺松;郭奋;陈建峰因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

三氧化二锑表面改性及其阻燃应用研究的开题报告

三氧化二锑表面改性及其阻燃应用研究的开题报告

三氧化二锑表面改性及其阻燃应用研究的开题报告一、选题及研究意义三氧化二锑是一种常见的无机阻燃剂,其在聚合物领域的应用广泛。

然而,三氧化二锑本身的阻燃效果有限,而且易发生渗透现象,导致表面和体内分布不均,降低了其阻燃效果。

因此,通过表面改性,可以改善其分散性和增强其阻燃性能。

本研究旨在通过不同的表面改性方法来改善三氧化二锑的阻燃性能,包括表面修饰、包覆和合成复合材料等方法。

研究结果可以为聚合物材料的设计和制备提供参考,提高其防火、耐高温性能,有助于保障人们的生命财产安全。

二、研究内容(1)文献综述通过文献调研,了解三氧化二锑的基本性质和阻燃机理,以及不同表面改性方法的原理、特点和应用情况。

(2)表面修饰采用物理、化学或生物方法对三氧化二锑表面进行修饰,改变其化学性质、亲水性和分散性,探究表面修饰对其阻燃性能的影响。

(3)包覆技术通过多种包覆技术,如胶体法、共混法、沉积法等,将三氧化二锑包覆在不同的载体上,进一步改善其分散性和稳定性,研究包覆对其阻燃性能的影响。

(4)合成复合材料将三氧化二锑与其他阻燃剂或改性剂进行复合,形成新的复合材料,研究复合对其阻燃性能的影响。

同时,分析不同配比、工艺和组分对其阻燃性能的影响。

(5)阻燃性能评价通过热重分析、扫描电镜等手段,对三氧化二锑及其表面改性材料的阻燃性能进行评价和比较。

三、研究计划(1)第一年进行文献综述,研究三氧化二锑的基本性质和表面改性方法。

采用表面修饰技术对三氧化二锑进行改性,并研究不同表面修饰方法对其阻燃性能的影响。

(2)第二年采用包覆技术对三氧化二锑进行包覆,并研究不同包覆方法对其阻燃性能的影响。

同时,进行复合材料的制备和研究,探究复合材料对其阻燃性能的提升。

(3)第三年开展阻燃性能评价,比较不同改性方法对三氧化二锑阻燃性能的影响。

完成论文撰写和答辩。

四、预期结果通过研究,可以深入了解三氧化二锑的表面改性方法及其影响因素,提高其阻燃性能。

预计可以获得发表学术论文、参与科研项目或申请专利等成果。

有机溴/氧化锑体系对PBT、PE类材料阻燃特性研究

有机溴/氧化锑体系对PBT、PE类材料阻燃特性研究

并对降低材料成本 的途径作进一步的探讨 。
1 试 验 材 料及 试 验 方 法
1 1 试 验材料
十溴联苯醚( 粉末 )牌号 :E一 3 , , D 8R 美国大湖化学公司;
三氧 化二锑 ( 粉末 )40目, 州独 山锑 白厂 ; ,0 贵
氢氧化铝( 粉末 )10 , 0目, 2 贵州铝厂轻金属研究所 ; 聚对苯二甲酸丁二醇酯 (B )牌号 :25 , PT + 13MC 台湾南亚塑胶公司; 高密度聚乙烯( D E , H P )牌号:90 广东茂名石化公司; 82,
关键词: 聚对苯= 甲酸丁:醇酯; 乙 ; 聚 烯 阻燃材料; 共混改・ 陛
中 图分 类 号 : Q3428 T 2 .1TQ 2 2 T 1 .4 ; Q334 ; 3 5 1
0 前

对各行各业 日 益大量使用 的聚合物材料而言, 其可燃烧性是其主要缺陷之一 , 因而电器 、 建筑、 军工等
12 试 验方 法 .
将试验材料干燥处理后按配比称量 。 0 8双螺杆挤 出机 中共混挤 出造粒 ,B 在 5 P T材料 的加工温度为
20 H P 5 C, D E材料的加工温度为 10 , 9℃ 随后将得到的粒料注塑戚样条。对样条按垂直燃烧法标准 G 40 B69

8 4进行 燃烧性 试 验 , 阻燃 性能 由高到低 排 序 为 V 0级 、 级 和 >V1 。在 I T ON 8 0 材 料 实验 Vl 级 NS R 51型
表 1 Pg i[阻燃性试验结果 f 阻燃剂成份含■为重■百分数 】
按表 1 做出阻燃性区域 图示如图 1取阻燃级别 区域分界 ( 线为表 1 中不同阻燃级别分界处对应的成份配比平均值)试验 , 结果表明阻燃效果主要取决于十溴联苯醚 的加入量 , 但氧化锑 的加入可产生明显的协同作用 , 并可替代部分价格昂贵的 t溴

211181035_硬脂酸表面修饰纳米Sb2O3增强PBT基复合材料

211181035_硬脂酸表面修饰纳米Sb2O3增强PBT基复合材料

第13卷第2期 吕梁学院学报2023年4月Vol.13No.2 Journal of Lyuliang University Apr.2023·新材料研究·收稿日期:2023⁃03⁃27基金项目:山西省青年科学研究项目(202103021223385);山西省高等学校科技创新计划项目(2022L563)第一作者简介:薛 鑫(1991-),男,山西离石人,助教,研究方向为聚合物基纳米复合材料微结构.硬脂酸表面修饰纳米Sb 2O 3增强PBT 基复合材料薛 鑫,康成虎(吕梁学院物理系,山西离石033001)摘 要:通过机械球磨法,利用硬脂酸对纳米Sb 2O 3进行表面改性,并采用熔融共混法制备了纳米Sb 2O 3与聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT )的复合材料,通过X 射线衍射仪(XRD )、傅里叶红外光谱仪(FT⁃IR )、热重分析仪(TG )对硬脂酸表面修饰前后纳米Sb 2O 3颗粒的晶型结构、表面官能团、表面包覆量特性进行表征.并通过扫描电子显微镜(SEM )和力学性能测试等手段表征了复合材料的力学性能,对比分析了改性与未改性纳米Sb 2O 3与PBT 基复合材料力学性能的影响机制.结果表明,硬脂酸以化学键的作用方式成功包覆在纳米Sb 2O 3颗粒表面,其改性的纳米Sb 2O 3颗粒的晶型结构没有发生变化;随着纳米Sb 2O 3质量分数的增加,复合材料的拉伸屈服强度呈现先增大后减小的趋势,当纳米Sb 2O 3质量分数为3%时,复合材料表现出优异的综合性能.关键词:复合材料;纳米Sb 2O 3;表面修饰;力学性能中图分类号:TB332 文献标识码:A 文章编号:2095-185X(2023)02-0032-060 引言随着纳米技术的发展,由于纳米颗粒具有优异的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、强的紫外吸收率、较高的强度和延展性等物理化学性质在众多领域得到广泛的应用,通过与其它材料进行复合会产生一般材料所不具备的光学、磁学、电学、吸附、催化、耐热、阻燃等一系列特殊的性能[1,2].学者们也经常将其作为增强、增韧填料广泛应用于聚合物基复合材料当中.三氧化二锑((Sb 2O 3)作为一种锑的重要氧化物,与卤素阻燃剂协效使用时可发挥出高效阻燃特性,被广泛应用于橡胶、涂料、纺织品材料、光敏材料当中,以提高其力学性能、阻燃性能与电学性能[3].通常,在聚合物基体当中加入少量的(1wt %~5wt %)纳米填料就可明显提高复合材料力学性能,而当添加相同质量分数的微米填料时,复合材料性能要比纳米颗粒填充时差[4-6].然而,在实际应用过程中,这些优异的性能通常需要纳米颗粒在基体材料中呈现好的分散并具有较好的分散稳定性才能得以实现.同时,纳米Sb 2O 3颗粒具有极强的表面能,处于热力学不稳定状态,容易吸收水分,在表面形成羟基(-OH)、悬挂键和不饱和残键,在氢键作用下产生团聚.另外,其表面呈现亲水特性,与聚合物结构差异较大,存在极性不匹配等现象,与聚合物难以相容,在物理共混过程中会进一步造成纳米颗粒产生二次团聚,导致填料与基体之间发生分离,使得界面粘结性较差,对复合材料机械性能、光学性能和电学性能等造成恶化.当纳米颗粒尺寸继续减小时,这种团聚趋势会进一步加强[7-9].因此,制备具有特定功能的纳米Sb 2O 3颗粒的稳定分散体仍然是摆在科研工作者面前一个巨大的挑战.聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)具有许多优良的性能,如良好的电绝缘性能、耐高温、耐湿、耐化学腐蚀、热性能优良、机械性能和加工性能强等,其广泛的应用于电子电器行业、汽车工业、机械设备行业、光缆光纤包覆行业等.PBT 结晶速率快,结晶度高,是一种结晶型线型饱和聚酯,但其缺口冲击强度低、热变形温度较低,高温下尺寸稳定性差,因此,常对PBT 进行改性使其增强增韧[10,11].对PBT 改性常用物理法改性,即采用无机纳米颗粒对其进行填充,来提高PBT 的综合性能,目前研究者们广泛采用这种方法对PBT 进行填充使其达到性能提高的效果.聚合物基纳米复合材料通常采用熔融共混法进行制备,此方法操作简单、生产效率高,是一种高效环保的制备方法,并且在制备纳米复合材料的过程中需要解决纳米颗粒与基体的相容性问题,相容性差会导致复合材料空洞的形成并在一定程度上决定了材料的性能[12].针对上述存在的问题.本实验通过硬脂酸对纳米Sb 2O 3进行表面修饰,并将PBT、改性与未改性的纳23米Sb2O3用机械球磨的方式进行分散,最后通过熔融共混的方式将其注塑成型,并探讨了改性前后纳米Sb2O3颗粒的晶型结构、表面官能团、表面包覆量以及复合材料的力学性能.1 实验部分1.1 原料与设备纳米三氧化二锑(Sb2O3,原始平均粒径55nm),自制;硬脂酸(C18H36O2,分子量为284.48,分析纯)、乙酸(C2H4O2)、氢氧化钠(NaOH),天津市百世化工有限公司;溴化钾(KBr,分子量为119.00,分析纯),上海麦克林生化科技有限公司;无水乙醇(C2H5OH,分析纯),国药集团化学试剂有限公司;聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT,1100-211M,ρ=1.31g/cm3,分析纯),江苏长春化工有限公司;去离子水,自制.行星球磨机,QM-3SP04,南京莱步科技实业有限公司;X射线衍射仪,Ultima IV,日本理学;傅立叶红外吸收光谱仪,Nex⁃us-670,美国尼高力仪器公司;热重分析仪,TGA1,瑞士梅特勒-托利多公司;电动粉末压片机,SDY-30,天津市科器高新技术公司;场发射扫描电子显微镜,JSM-6700F,日本电子公司;真空干燥箱,DZF-6050,上海一恒科学仪器有限公司;超声波清洗器,SB-4200DTD,宁波新芝生物科技股份有限公司;万能力学试验机,HS-100KN,扬州华辉检测仪器有限公司;悬臂梁冲击试验机,XJUWD-22,承德市大加仪器有限公司;微型锥形双螺杆挤出机,SJZS-10A,武汉瑞鸣塑料机械有限公司;微型注射机,SZS-20,武汉瑞鸣塑料机械有限公司.1.2 试样的制备Sb2O3的表面修饰:在每个球磨罐中称取10g纳米Sb2O3颗粒,硬脂酸改性剂的质量分别是纳米Sb2O3颗粒质量的2%,将硬脂酸改性剂溶解在15mL的乙醇当中,配置成溶液,并采用1mol/L的NaOH溶液和HCl溶液将体系pH值调节至8左右,然后将其加入到球磨罐中进行球磨改性,球磨方式为单向间断运行,每转6min停歇3min,整个球磨改性过程持续9h,球磨转速设置为400r/min.改性结束后,将产物用无水乙醇至少洗涤三次,去除体系内游离改性剂,经过滤、干燥,制得不同含量硬脂酸表面改性的纳米Sb2O3颗粒简记为S2.PBT基Sb2O3复合材料制备:将未改性与改性的纳米Sb2O3分别以质量分数为1wt%、3wt%、5wt%、7wt%与PBT粉末进行球磨分散混合,每个球磨罐中加入30g的复合粉体,球料比为10∶3,球磨转速为400r/min,为了避免球磨过程中磨球、复合粉体、球磨罐壁之间相互碰撞产生过度热量对复合粉体造成影响,球磨方式采用单向间断运行,每转6min停歇3min,整个球磨过程持续9h,球磨结束后,将分散好的粉体通过微型锥形双螺杆挤出机与注射机压制成型,经熔融插层共混制成实验所需要的标准样条,制备过程中双螺杆的角速度为30rpm,挤出机四个区的温度分别为210℃、225℃、235℃和245℃.表1为制得的PBT基复合材料的各组分配比.表1 PBT基Sb2O3复合材料的各组分配比Samples123456789 um-Sb2O3(wt%)—1357————m-Sb2O3(wt%)—————1357 PBT(wt%)1009997959399979593 1.3 性能测试与结构表征通过Ultima IV型X射线衍射仪对Sb2O3改性前后的晶型结构进行表征,采用Cu-Kα为靶材(λ=1.540598Å),工作电压与电流分别为40kV与40mA,扫描范围为5-80°,扫描速度为4°/min;采用Nexus-670型傅立叶红外吸收光谱仪对纳米Sb2O3颗粒表面的官能团与改性剂之间的吸附特性进行表征,采用溴化钾压片法制成直径为13mm的薄片(质量比为1∶200),摄谱范围为4000cm-1~400cm-1,分辨率为4cm-1,扫描32次;采用TGA1型的热重分析仪来测定改性剂在纳米Sb2O3颗粒表面的包覆量,称取4mg左右的样品置入70μL三氧化二铝坩埚中,在氮气气氛下,以10℃/min升温速率进行加热,测试温度范围为室温~850℃;在室温下通过HS-100KN型万能力学试验机,按照GB/T1040.1-2006标准对PBT基复合材料的拉伸性能进行测试,拉伸速度设置为20mm/min,每种材料测试5个平行样,实验结果取其平均值;通过XJUWD-22型悬臂梁冲击试验机,按照GB/T1043-1993标准对PBT基复合材料的缺口冲击性能进行测试,摆锤能量为2.75J,缺口为V型,每种材料测试5个平行样,实验结果取其平均值;通过场发射扫描电子显微镜JSM-6700F对PBT基复合材料的拉伸断口进行形貌观察,为了提高样品的导电性,对表面进行喷金处理.2 结果与讨论2.1 表面改性前后Sb2O3晶型结构分析图1为未改性纳米Sb2O3颗粒与2wt%硬脂酸改性的纳米Sb2O3颗粒的X射线衍射(XRD)图谱,2θ在13.74°,27.70°, 32.08°,35.04°,45.99°和54.55°展现出明显的衍射峰,分别对应Sb2O3的(111),(222),(400),(331),(440)和(622)晶面,属于面心立方晶型结构,改性前后纳米Sb2O3颗粒的XRD衍射图谱与Jade分析软件中标准卡片(JCPDS43-1071)中的Sb2O3衍射峰一致[13].表明通过机械球磨改性后,硬脂酸改性的纳米Sb2O3颗粒的晶型结构没有发生变化,而对比改性与未改性纳米Sb2O3颗粒的衍射图谱,改性后的纳米Sb2O3颗粒的衍射峰变弱,这是由于改性剂吸附在纳米Sb2O3颗粒表面使得峰强变弱.33图1 X 射线衍射图:(a )未改性纳米Sb 2O 3,(b )2wt%硬脂酸改性的纳米Sb 2O 32.2 表面改性前后Sb 2O 3表面官能团分析图2所示为硬脂酸改性剂与纳米Sb 2O 3颗粒表面修饰硬脂酸前后的FT -IR 图谱,从图2(c)曲线可以看出,在2849cm -1与2924cm -1波段处分别为硬脂酸中亚甲基(-CH 2-)的对称伸缩振动和和甲基(-CH 3)的不对称伸缩振动,在2658cm -1处的肩峰是由于硬脂酸分之间的氢键作用而产生的吸收峰,主要是由于硬脂酸二聚体分子间的羟基的存在而缔合成氢键产生吸收峰.在1707cm -1波段处为硬脂酸中C =O 的特征伸缩振动吸收峰,在1467cm -1波段处为C -H 的对称弯曲振动吸收峰,在在940cm -1波段处为羟基的面外弯曲振动,在721cm -1波段处为硬脂酸分子链中有机长碳链-(CH 2)n -(n≥4)的面内弯曲振动[14].曲线(a)为未改性纳米Sb 2O 3颗粒的红外谱图,在740cm -1波段处出现纳米Sb 2O 3颗粒的特征吸收峰,这与Sb -O 键的振动有关,在3429cm -1与1630cm -1波段处分别为羟基(-OH)的伸缩振动与弯曲振动吸收峰,这主要是由于纳米Sb 2O 3颗粒具有较强的表面效应容易吸附水分而产生羟基,表面的羟基也为表面改性提供了活性位点.对于图2 纳米Sb 2O 3表面修饰硬脂酸前后的FT⁃IR 图谱:(a )未改性纳米Sb 2O 3,(b )S2,(c )硬脂酸改性剂硬脂酸改性的纳米Sb 2O 3颗粒,如曲线(b),改性的纳米颗粒表面仍存在(-OH)的振动吸收峰,这说明纳米Sb 2O 3颗粒表面的羟基由于硬脂酸分子链的空间位阻作用不能完全参与反应.而与未改性纳米Sb 2O 3颗粒红外谱图相比,改性的纳米Sb 2O 3颗粒在2849cm -1与2924cm -1波段处出现C -H 键的伸缩振动吸收峰,并且在1707cm -1与1467cm -1处仍存在与硬脂酸相对应的振动峰.另外,改性纳米Sb 2O 3颗粒在1543cm -1波段处产生一个新的振动吸收峰,这主要是来源于羧酸根(-COO -)官能团的伸缩振动.并且改性后的纳米Sb 2O 3颗粒的特征吸收峰变弱,这是由于改性剂包覆在纳米Sb 2O 3表面并发生键合,从而使Sb 2O 3分子中的键能及键长发生变化,致使原来的吸收峰值减弱.从上述分析可知,硬脂酸存在以化学键的作用方式成功包覆在纳米Sb 2O 3颗粒表面.2.3 硬脂酸在纳米Sb 2O 3颗粒表面包覆特性通过热重分析对纳米Sb 2O 3颗粒表面硬脂酸改性剂的包覆量进行了确定,图3(a)与(b)所示分别为硬脂酸改性纳米Sb 2O 3颗粒的TGA 与DTG 曲线.由图3(a)可知,未改性纳米Sb 2O 3颗粒在150℃~350℃温度范围内相对于原始质量具有0.3%失重,这主要是由于纳米Sb 2O 3颗粒具有很强的表面能,在表面容易吸附水分.因此,该阶段的失重可归因于纳米Sb 2O 3颗粒表面残余水分的去除,其主要包含两种不同作用吸附的水分,在150℃~200℃温度范围内为纳米Sb 2O 3颗粒表面物理吸附水分的蒸发;在200℃~350℃温度范围内为纳米Sb 2O 3颗粒表面化学作用吸附水分的损失[15].此外,未改性纳米颗粒在350℃~490℃温度范围内也存在0.5%的失重,这是由于纳米颗粒表面羟基的降解.当温度达到535℃时出现明显的失重,这表明纳米Sb 2O 3颗粒开始分解.与未改性纳米Sb 2O 3颗粒相比,硬脂酸改性的纳米Sb 2O 3在250℃以下产生明显的失重,说明硬脂酸改性的纳米颗粒表面吸收了大量的水分,这主要是由于通过硬脂酸改性纳图3 硬脂酸改性纳米Sb 2O 3颗粒的TGA 与DTG 曲线43米Sb 2O 3颗粒,一部分改性剂以物理吸附的方式作用吸附在纳米颗粒表面,而物理吸附的硬脂酸分子的有机长链与以化学作用吸附在纳米Sb 2O 3颗粒表面的硬脂酸分子链缠结,亲水基团裸露在颗粒表面,形成类似于磷脂双分子层结构,因此裸露在表面的亲水基团吸附大量的空气中的水分[15].在200℃以下,相对于未改性纳米Sb 2O 3颗粒,S2质量损失为1.8%.此外,S2样品在250℃~490℃也产生1.2%的失重,这个过程主要是Sb 2O 3颗粒表面硬脂酸的分解,同时也说明硬脂酸可以有效吸附在纳米Sb 2O 3颗粒表面.从图3(b)硬脂酸改性纳米Sb 2O 3颗粒的DTG 曲线可以看出,当采用2wt%硬脂酸改性纳米Sb 2O 3颗粒时,其降解速率降低;随着改性剂量继续增加,纳米Sb 2O 3颗粒的分解呈现两个阶段,说明采用硬脂酸改性纳米Sb 2O 3颗粒可以提高其热稳定性.2.4 硬脂酸改性纳米Sb 2O 3机制分析图4 硬脂酸改性纳米Sb 2O 3颗粒机制图4为硬脂酸改性剂在纳米Sb 2O 3颗粒表面的吸附机理.通过机械球磨法制备的纳米颗粒,由于具有较高的比表面能,表面存在大量的不饱和残键和悬挂键,亲水的纳米Sb 2O 3颗粒之间容易形成氢键而导致团聚.通过机械球磨改性,可以重新打破颗粒团聚,产生更多具有活性位点的表面,在比较温和的条件下就可引发改性反应.采用硬脂酸对纳米Sb 2O 3颗粒进行表面修饰时,由于硬脂酸属于线性分子结构,一端为具有亲水特性的羧酸基团,另一端为疏水烷基长链[14,16].在球磨改性过程中,分子链中羧酸基团与纳米颗粒表面的羟基官能团相互作用,发生缩水反应,硬脂酸通过化学键的方式包覆在纳米颗粒表面,分子中烷基长链的空间位阻效应以及双电层的排斥效应使得改性纳米Sb 2O 3颗粒在有机溶剂中具有较好的分散稳定性.2.5 PBT 基Sb 2O 3复合材料拉伸性能通过拉伸测试研究了Sb 2O 3纳米颗粒的表面特性与填充量对复合材料力学性能的影响规律,图5为PBT 基Sb 2O 3复合材料拉伸性能,从图5(a)复合材料的拉伸强度可以看出,无论添加未改性的Sb 2O 3还是硬脂酸表面修饰的Sb 2O 3纳米颗粒,都可以有效地提高复合材料的拉伸强度,纯PBT 的拉伸强度为51.3MPa,当Sb 2O 3纳米颗粒的填充量在1wt%-7wt%时,复合材料的拉伸强度均高于纯PBT 的.改性的纳米Sb 2O 3颗粒填充的PBT 复合材料的拉伸屈服强度、杨氏模量在整个填料范围内都高于未改性的纳米Sb 2O 3颗粒填充复合材料的.随着纳米Sb 2O 3质量分数的增加,复合材料的拉伸屈服强度呈现先增大后减小的趋势.这是由于当Sb 2O 3纳米颗粒的填充量较少时,填料容易分散在PBT 基体当中,从而提高了复合材料的拉伸强度.然而,随着纳米Sb 2O 3颗粒的进一步增加,填料间相互团聚作用导致其在PBT 基体当中的分散性变差,纳米Sb 2O 3颗粒与PBT 基体之间的界面粘附性较差,团聚体容易与PBT 之间发生脱粘,导致对外界作用力的承载能力降低,拉伸性能下降.当纳米Sb 2O 3质量分数为3%时,复合材料的拉伸屈服强度达到最大,改性的纳米Sb 2O 3填充的PBT 复合材料的拉伸屈服强度为60.4Mpa,比纯PBT 的提高了17.7%,而未改性的纳米Sb 2O 3质量分数为3%时的复合材料拉伸屈服强度为57.1Mpa,比纯PBT 的提高了11.3%.这表明改性纳米颗粒在PBT 基体当中具有较好的分散性,使得填料与基体之间接触面积增大,两相之间的界面相容性得到改善,当复合材料在承受外力作用时,能够通过两相界面将应力有效传递到Sb 2O 3填料表面,对外界破坏能力具有较好的吸收和消耗作用[17,18].图5 PBT 基Sb 2O 3复合材料拉伸性能:(a )拉伸强度,(b )杨氏模量图5(b)为PBT 基纳米Sb 2O 3复合材料的杨氏模量,由图可知,无论添加未改性的纳米Sb 2O 3还是硬脂酸表面修饰的纳米Sb 2O 3颗粒,复合材料的弹性模量在整个填料范围内都不断的提高,表明纳米Sb 2O 3颗粒在PBT 基体中起到较好的框架效应,当纳米Sb 2O 3的填充量相等时,表面修饰的纳米Sb 2O 3填充的PBT 复合材料具有更高的杨氏模量,产生以上现象的原因是未改性的纳米Sb 2O 3具有较强的表面相互作用,当添加量较少时,粒子在基体中易于分散,可以起到一定的增强作用,当随着添53加量增加时,未改性的粒子发生严重的团聚,并且与PBT 的相容性较差,因此在基体中难于分散,易形成应力集中,使得复合材料受力不均匀,导致材料力学性能下降[19].2.6 PBT 基Sb 2O 3复合材料拉伸断口形貌图6为复合材料拉伸断口的SEM 图像,由图可见,改性纳米Sb 2O 3质量分数为3%时的复合材料拉伸断口表现出明显的基体屈服、断面比较粗糙,表明吸收了较多的能量,并呈现出纤维状断裂形态,为典型的韧性断裂;未改性纳米Sb 2O 3质量分数为3%时的复合材料拉伸断口也比较粗糙,但没有呈现出纤维状断裂形态,说明未改性的纳米Sb 2O 3与PBT 基体的黏结性不好,而经过硬脂酸改性的纳米Sb 2O 3表面被有机长链包覆,与PBT 基体的界面黏结性较高,刚性纳米Sb 2O 3与PBT 树脂之间形成了一定厚度的柔性界面层,此界面具备形变能力,可以有效的传递应力、吸收能量,而使复合材料的力学性能提高,从该复合材料断口形貌的裂纹走向可以看出复合材料在受到外力作用时,纳米Sb 2O 3颗粒的存在可使裂纹转向、支化、终止,阻止裂纹的合并,不致发展成破坏性裂纹,有利于复合材料力学性能的提高[19].对比纳米Sb 2O 3含量为7%时的改性与未改性的复合材料的断口形貌可以看出,改性的纳米Sb 2O 3粒子被基体紧紧的包裹,这归因于柔性界面层的存在,改性的纳米粒子在基体中分散比较均匀,团聚现象不严重,并且可以明显的看到纳米粒子与基体脱黏的过程,纳米粒子与基体在脱黏的过程中会吸收一部分能量,未改性的纳米Sb 2O 3粒子裸露在基体外,并且颗粒分散不均匀,团聚比较严重,材料受到外力时,容易产生应力集中,加快裂纹的扩展使材料破坏[20].图6 PBT 基纳米Sb 2O 3复合材料拉伸断口SEM 图像2.7 PBT 基Sb 2O 3复合材料冲击性能图7 PBT 基Sb 2O 3复合材料缺口冲击强度图7为PBT 基Sb 2O 3复合材料缺口冲击强度,可知,由于纯PBT 分子刚性较大,分子链之间的柔性较差,纯PBT 的缺口冲击强度为8.0KJ /m 2.当在PBT 基体中加入Sb 2O 3时,随着纳米Sb 2O 3质量分数的增加,复合材料的缺口冲击强度也呈现先增大后减小的趋势,同时也说明当填料在基体中的含量过大时,颗粒难以分散,导致复合材料冲击性能进一步下降.改性纳米Sb 2O 3质量分数为3%时,复合材料的缺口冲击强度最大,其值为8.6KJ /m 2,比纯PBT 的提高了7.5%,比未改性的纳米Sb 2O 3质量分数为3%时的复合材料提高了6.0%.3 结论经机械球磨法以及熔融共混法,成功实现了纳米Sb 2O 3颗粒的表面修饰以及PBT 基Sb 2O 3复合材料的制备,获得的主要结论如下:(1)通过机械球磨改性后,硬脂酸以化学键的作用方式成功包覆在纳米Sb 2O 3颗粒表面,并且硬脂酸表面修饰的纳米Sb 2O 3颗粒的晶型结构没有发生明显的变化,采用2wt%硬脂酸改性的纳米Sb 2O 3颗粒在250℃~490℃也产生1.2%的失重,表明硬脂酸可以有效吸附在纳米Sb 2O 3颗粒表面.(2)随着纳米Sb 2O 3质量分数的增加,复合材料的拉伸屈服强度呈现先增大后减小的趋势,当纳米Sb 2O 3质量分数为3%时,复合材料的拉伸屈服强度达到最大,改性的纳米Sb 2O 3填充的PBT 复合材料的拉伸屈服强度为60.4Mpa,比纯PBT 的提高了17.7%,而未改性的纳米Sb 2O 3质量分数为3%时的复合材料拉伸屈服强度为57.1Mpa,比纯PBT 的提高了11.3%.(3)改性纳米Sb 2O 3质量分数为3%时,复合材料的缺口冲击强度最大,其值为8.6KJ /m 2,比纯PBT 的提高了7.5%,比未改性的纳米Sb 2O 3质量分数为3%时的复合材料提高了6.0%.参考文献院[1]Kang T,Lee J H,Oh S⁃G.Dispersion of surface⁃modified silica nanoparticles in polyamide⁃imide (PAI)films for enhanced me⁃chanical and thermal properties[J].Journal of Industrial and Engineering Chemistry,2017,46.[2]Kholghi Eshkalak S,Khatibzadeh M,Kowsari E,et al.A novel surface modification of copper (II)phthalocyanine with ionic liquids as electronic ink[J].Dyes and Pigments,2018,154.63[3]Yang W,Xu J,Niu L,et al.Analysis of agglomeration and interfacial properties in PBT/nano⁃Sb2O3composites[J].Journal of Ad⁃hesion Science and Technology,2017(7).[4]Niu L,Xu J,Yang W,et al.Crystallization,Flame Retardancy and Mechanical Properties of Poly(Butylene Terephthalate)/Brominated Epoxy/Nano⁃Sb2O3Composites Dispersed By High Energy Ball Milling[J].Journal of Macromolecular Science,Part B,2018(8).[5]马冰雪.纳米Sb2O3/BPS⁃PBT复合材料的热稳定性及阻燃性研究[D].兰州:兰州理工大学,2019.[6]徐建林,马冰雪,康成虎,等.不同粒径的Sb2O3对PBT阻燃性能的影响[J].兰州理工大学学报,2020(2).[7]Aso O,Eguiazábal J I,Nazábal 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有机溴/氧化锑体系对PBT、PE类材料阻燃特性研究

有机溴/氧化锑体系对PBT、PE类材料阻燃特性研究

文章编号:1009-0193(2002)01-0084-04有机溴/氧化锑体系对PBT、PE类材料阻燃特性研究罗 筑1,刘一春1,陈兴江2,于 杰2(1.贵州工业大学材料中心,贵州 贵阳 550003;2.贵州科学院,贵州贵阳 550001)摘 要:通过共混改性,针对聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚乙烯(PE)类聚合物材料,研究了十溴联苯醚/三氧化二锑复合体系的阻燃协同作用及最佳配比,并对不同阻燃要求的添加量进行了试验研究。

力学性能试验结果表明,复合型阻燃剂可减少对材料强度的不利影响。

为降低材料成本,对十溴联苯醚、三氧化二锑、氢氧化铝三元体系在PE中的阻燃效果进行了进一步探讨,10%的氢氧化铝可替代3%的十溴联苯醚/三氧化二锑复合阻燃剂。

关键词:聚对苯二甲酸丁二醇酯;聚乙烯;阻燃材料;共混改性中图分类号:TQ314.248;TQ323.41;TQ325.12 文献标识码:A0 前 言对各行各业日益大量使用的聚合物材料而言,其可燃烧性是其主要缺陷之一,因而电器、建筑、军工等领域对聚合物材料的阻燃性提出越来越高的要求。

阻燃性的实现是靠在材料共混改性过程中加入助剂,材料一旦燃烧时产生一系列的化学或物理变化以达到阻燃效果。

阻燃剂常为聚合物材料助剂中加入量最大的种类,不仅大大增加了材料成本,且对材料力学性能产生不利影响,因此采用高效阻燃剂,或采用复合体系产生协同作用,以减少阻燃剂的加入量或降低成本,是聚合物材料改性的一个学科前沿。

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚烯烃、聚氯乙烯(PVC)类材料对助燃剂的需求较大,而PVC本身为难燃材料,本文主要对不产生色污的高效有机溴阻燃剂配以三氧化二锑的复合体系,对PBT和聚烯烃中的代表材料高密度聚乙烯(HDPE)的阻燃效果进行研究,探寻其最佳配比及用量,对该复合体系对材料力学性能的影响进行比较,并对降低材料成本的途径作进一步的探讨。

1 试验材料及试验方法1.1 试验材料十溴联苯醚(粉末),牌号:DE-83R,美国大湖化学公司;三氧化二锑(粉末),400目,贵州独山锑白厂;氢氧化铝(粉末),1200目, 贵州铝厂轻金属研究所;聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT),牌号:1235MC,台湾南亚塑胶公司;高密度聚乙烯(HDPE),牌号:8920,广东茂名石化公司;1.2 试验方法将试验材料干燥处理后按配比称量,在Ф58双螺杆挤出机中共混挤出造粒,PBT材料的加工温度为250℃,HDPE材料的加工温度为190℃,随后将得到的粒料注塑成样条。

溴化环氧树脂协同三氧化二锑阻燃PBT的性能研究

溴化环氧树脂协同三氧化二锑阻燃PBT的性能研究

溴化环氧树脂协同三氧化二锑阻燃PBT的性能研究徐晓楠【期刊名称】《塑料科技》【年(卷),期】2009(37)7【摘要】采用溴化环氧树脂协同不同粒径的三氧化二锑(Sb2O3)复配制备了阻燃聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT),研究了阻燃PBT的物理力学性能、垂直燃烧性能、阻燃性能和烟气释放情况。

结果表明:溴化环氧树脂协同Sb2O3阻燃体系的加入,使得阻燃PBT的熔体流动速率、邵D硬度、弯曲强度和弯曲模量提高,注塑成型收缩率略有增加,维卡软化点略有下降,缺口冲击强度和断裂伸长率明显下降。

锥形量热仪的测试结果表明:溴化环氧树脂协同Sb2O3阻燃PBT的燃烧性能显著减低,阻燃级别均可以由UL94HB级提高到UL94V—0级;且Sb2O3粒径越小,阻燃效果越好,当Sb2O3的粒径为0.4μm时,阻燃PBT的综合性能最佳;溴化环氧树脂协同Sb2O3体系在PBT中的阻燃作用明显,但不能抑制烟毒的产生。

【总页数】4页(P33-36)【关键词】澳化环氯树脂;聚对苯二甲酸丁二醇脂;三氯化二锑;阻燃性能;力学性能;烟毒【作者】徐晓楠【作者单位】中国人民武装警察部队学院消防工程系【正文语种】中文【中图分类】TQ314.248【相关文献】1.溴化聚苯乙烯协同三氧化二锑对尼龙6阻燃机理的微观形貌研究 [J], 张亨博2.溴化环氧树脂协同三氧化二锑阻燃PET热分解动力学研究 [J], 徐晓楠3.溴化聚苯乙烯协同三氧化二锑阻燃PA66热分解动力学研究 [J], 徐晓楠;王芳;华菲4.溴化环氧树脂协同三氧化二锑阻燃PET的燃烧性能及阻燃机理研究 [J], 徐晓楠;杨海潮;王芳5.溴化环氧树脂协同三氧化二锑阻燃PBT热分解动力学研究 [J], 徐晓楠;王芳;张晴因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

锑系阻燃剂

锑系阻燃剂

锑系阻燃剂三氧化二锑不能单独作阻燃剂,而与适当的卤素化合物复合使用,就能发挥出特别有效的阻燃性能。

目前至少已有两种理论解释了三氧化二锑的阻燃机理。

其中是一卤素化合物受热分解,放出卤化氢和卤元素,他们和三氧化二锑反应,产生三卤化锑和氧卤化锑。

高聚物和三卤化锑将进行反应,产生碳而不是易挥发的可燃性气体,形成的碳由于可起到绝热屏蔽作用,保护基层高聚物不会进一步热分解,从而进一步减少可燃性气体的生成量。

同时,该阻燃体系还能形成一种惰性气体,较少了燃烧所需氧的供应,从而抑制了燃烧。

另一种理论则认为:三氯化锑气体挥发进入火焰中,并分解成各种锑化合物和卤素自由基。

这些分解产物能消耗火焰能量,改变燃烧的化学过程,从而起到抑制作用。

其中含锑化合物起到消耗燃烧能量,而卤素自由基则起到改变燃烧化学过程的作用。

一、工业级三氧化二锑三氧化二锑是最早被采用的无机阻燃剂之一。

我国锑的生产量居世界之首,其中三氧化二锑系列产品至1990年的产量已达1.6万吨,该产品的国内生产规模近年来还在继续扩大。

1.三氧化二锑的生产方法(1)干法生产工艺以辉锑矿为原料,经煅烧转化为氧化物,在经高温还原和氧化过程得三氧化二锑。

其工艺流程如图4-1所示:将辉锑矿于1000℃在焦炭存在下煅烧,生成粗Sb2O3中间品:2Sb2O3+2SO2↑2Sb2S+5O2 1000℃----------------→将挥发的Sb2O3收集,在焦炭纯在下用纯碱作助溶剂,还原为金属锑:2Sb+3CO↑Sb2O3+3C 900~1000℃------------→所得的金属锑在空气中氧化即得纯氧化锑。

(2)湿法生产工艺将辉锑矿用盐酸浸出生成三氧化锑,然后再用水解方法制得三氧化二锑。

Sb2S3+6HCl→2SbCl3+3H2S2SbCl3+6NaOH→Sb2O3+6NaCl+3H2O2.三氧化二锑的性质二氧化二锑以两种晶形存在:立方形的方锑矿和斜方形的锑华。

前者在工业中占多数,具很稳定的形态。

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纳米三氧化二锑在PBT基复合材料中的分散性及其对阻
燃性能的影响
纳米三氧化二锑在PBT基复合材料中的分散性及其对阻燃性能的影响
概述:
复合材料是由两种或更多种材料组成的材料,通常具备优越的性能和特性。

纳米材料是具有纳米级尺寸的材料,如纳米颗粒或纳米片段,具有独特的物理和化学性质。

纳米材料广泛应用于多个领域,并被认为是改造传统材料性能的有效方法之一。

本文将探讨纳米三氧化二锑在聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)基复合材料中的分散性及其对阻燃性能的影响。

引言:
在各种应用中,阻燃性能是复合材料中的一个关键指标。

传统的阻燃剂在提高材料阻燃性能时存在一定的局限性。

纳米材料的引入为改善阻燃性能提供了新的途径。

纳米三氧化二锑由于其独特的性质和低添加量的优点,被广泛用于聚合物阻燃材料的研究中。

然而,纳米三氧化二锑在聚合物基复合材料中的分散性是实现其优越性能的关键。

纳米三氧化二锑的制备及表征:
纳米三氧化二锑的制备方法多种多样,如溶剂热法、溶胶-凝胶法、气相法等。

其中,使用溶剂热法得到的纳米三氧化二锑具有较好的分散性和阻燃性能。

利用不同的表征手段,如透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等,可以对纳米三氧化二锑的形貌、粒径大小、晶体结构等进行准确确定。

纳米三氧化二锑在PBT基复合材料中的分散性:
纳米材料的分散性对其在复合材料中的性能起着至关重要的作用。

一种有效的分散方法是在制备复合材料时采用机械剪切或超声波分散技术。

这种方法可以提高纳米三氧化二锑的分散性,减小其颗粒聚集现象,从而提高复合材料的机械性能和热稳定性。

此外,改变纳米材料的表面性质也是提高其分散性的一种途径,如采用表面修饰剂或引入表面活性剂等。

纳米三氧化二锑对PBT基复合材料的阻燃性能的影响:
纳米三氧化二锑的引入可以显著提高PBT基复合材料的阻燃性能。

纳米材料引入后的复合材料在燃烧过程中,纳米颗粒能够有效地吸附热量和阻挡燃烧气体的扩散,从而抑制火焰的传播。

此外,纳米三氧化二锑还可以与聚合物基体形成较好的界面相容性,改善材料的力学性能。

然而,适度的纳米添加量是保证复合材料阻燃性能的关键,过高或过低的添加量都会影响阻燃效果。

结论:
纳米三氧化二锑作为一种有效的纳米材料,在PBT基复合材料中具有良好的分散性能和优越的阻燃性能。

通过合适的制备方法和分散技术,纳米三氧化二锑能够实现与聚合物基体的良好相容性,提高复合材料的力学性能和热稳定性。

然而,纳米添加量的控制是保证复合材料阻燃性能的重要因素,需要进一步的研究来确定最佳的添加量。

总之,纳米三氧化二锑在PBT基复合材料中的分散性对其阻燃性能具有重要影响。

通过合理的制备方法和分散技术,可以充分发挥纳米三氧化二锑的优势,提高复合材料的综合性能。

对于未来的研究,可以进一步探究纳米三氧化二锑在其他聚合物基复合材料中的应用,并进一步了解其在材料界面和微观结构上的作用机制
综上所述,纳米三氧化二锑的引入对PBT基复合材料的阻燃性能具有显著的影响。

纳米材料的添加能够有效地吸附热量和阻挡燃烧气体的扩散,从而抑制火焰的传播。

此外,纳米三氧化二锑与聚合物基体形成较好的界面相容性,进一步改善了材料的力学性能。

然而,适度的纳米添加量是保证复合材料阻燃性能的关键,过高或过低的添加量都会影响阻燃效果。

因此,进一步的研究可以探索纳米三氧化二锑在其他聚合物基复合材料中的应用,并深入了解其在材料界面和微观结构上的作用机制,以进一步提高阻燃性能和综合性能。

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