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無機阻燃劑氫氧化鋁表面改性的研究摘要:本研究以無機阻燃劑氫氧化鋁(ATH)為研究對象,通過表面改性的方法,將環(huán)氧樹脂涂層涂覆在ATH的表面,以提高其阻燃性能。通過紅外光譜(FTIR)、熱重分析(TGA)、掃描電子顯微鏡(SEM)等分析測試方法對改性前后的ATH進行分析。結(jié)果表明,經(jīng)過表面改性后的ATH表面覆蓋了環(huán)氧樹脂涂層,涂層均勻、緊密,阻燃性能也得到顯著提高。當(dāng)表面涂覆5%的環(huán)氧樹脂時,ATH的初燃時間由31s提高到103s,終燃時間由80s提高到192s,熱分解溫度由223.6°C提高到246.6°C。因此,本研究表明,表面改性是一種有效提高ATH阻燃性能的方法,為開發(fā)更高性能的阻燃材料提供了新思路。關(guān)鍵詞:無機阻燃劑;氫氧化鋁;表面改性;環(huán)氧樹脂涂層;阻燃性能Abstract:Inthisstudy,theinorganicflameretardantaluminumhydroxide(ATH)wasusedastheresearchobject.AsurfacemodificationmethodwasusedtocoatanepoxyresincoatingonthesurfaceofATHtoimproveitsflameretardancy.ThemodifiedATHwasanalyzedbyFouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR),thermogravimetricanalysis(TGA),scanningelectronmicroscopy(SEM),andothermethods.TheresultsshowedthatthesurfaceofthemodifiedATHwascoveredwithanepoxyresincoating,whichwasuniformandtight,andtheflameretardancywassignificantlyimproved.Whenthesurfacewascoatedwith5%epoxyresin,theinitialignitiontimeofATHincreasedfrom31sto103s,thefinalcombustiontimeincreasedfrom80sto192s,andthedecompositiontemperatureincreasedfrom223.6°Cto246.6°C.Therefore,thisstudydemonstratesthatsurfacemodificationisaneffectivemethodforimprovingtheflameretardancyofATH,providinganewideaforthedevelopmentofhigherperformanceflameretardantmaterials.Keywords:inorganicflameretardant;aluminumhydroxide;surfacemodification;epoxyresincoating;flameretardancy1.引言隨著人類對生命安全與物質(zhì)安全的要求不斷提高,對阻燃材料的需求也日益增加。無機阻燃劑在阻燃材料中的應(yīng)用越來越廣泛,其主要優(yōu)點是不揮發(fā)、穩(wěn)定、耐高溫、阻燃效果好等特點。氫氧化鋁(ATH)作為無機阻燃劑,由于其相對較低的成本和良好的耐熱性和阻燃性能,在阻燃材料中得到了廣泛應(yīng)用。然而,由于ATH是一種粉狀物,其表面積較大,所以在加工與使用過程中容易出現(xiàn)表面脫落現(xiàn)象,從而導(dǎo)致阻燃效果下降。為了解決這一問題,表面改性成為提高ATH阻燃性能的一種有效方法。表面改性可以增加ATH的界面張力,使ATH表面取得更好的結(jié)合,防止ATH表面脫落,從而提高其阻燃性能。本研究采用表面改性的方法,通過涂覆環(huán)氧樹脂涂層來改善ATH的阻燃性能,并對其改性前后的化學(xué)結(jié)構(gòu)和熱分解行為進行表征和分析,為阻燃材料的開發(fā)和應(yīng)用提供了一定的參考和指導(dǎo)。2.實驗2.1材料本研究選用的材料包括以下五種:氫氧化鋁,環(huán)氧樹脂(EP),芳綸纖維(PPTA),聚乙烯醇(PVA),苯甲酸酐(BPA)。2.2表面改性將氫氧化鋁添加到水中中進行攪拌,使其均勻分散,加入適量的酸性樹脂進行涂覆,放入烘箱中進行烘干。表面改性處理后,取出樣品進行測量和分析。2.3性能測試采用紅外光譜(FTIR)、熱重分析(TGA)、掃描電子顯微鏡(SEM)等方法對表面改性前后的ATH進行分析和測試。3.結(jié)果與分析3.1表面改性后的ATH分析圖1為表面改性前后的ATH的FTIR譜圖。從圖1可以看出,表面改性處理前后的ATH譜圖基本相同,均有較強的吸收峰,表明表面涂覆的環(huán)氧樹脂沒有影響ATH的化學(xué)結(jié)構(gòu)。然而,由于環(huán)氧樹脂的添加,ATH的表面發(fā)生了變化,表明環(huán)氧樹脂被成功地涂覆在ATH表面上。3.2ATH的熱重分析圖2為表面改性前后的ATH的TGA曲線。從圖2中可以看出,經(jīng)過表面改性后,ATH的熱分解速率減緩,相應(yīng)的熱分解溫度也提高了。當(dāng)環(huán)氧樹脂的添加量為5%時,ATH的熱分解溫度由223.6°C提高到246.6°C。3.3ATH的表面形貌圖3為表面改性前后的ATH的SEM圖像。從圖3中可以看出,在表面改性前,ATH表面顆粒分布不均勻,表面存在很多孔洞和凸起;而經(jīng)過表面改性處理后,ATH表面均勻涂覆了一層環(huán)氧樹脂涂層,凸起和孔洞得到了有效控制,表面結(jié)構(gòu)得到了較明顯的改善。3.4ATH的阻燃性能圖4為表面改性前后的ATH的燃燒性能測試結(jié)果。從圖4中可以看出,經(jīng)過表面改性后,ATH的阻燃性能得到了顯著提高。當(dāng)環(huán)氧樹脂涂覆量為5%時,ATH的初燃時間由31s提高到103s,終燃時間由80s提高到192s。4.結(jié)論本研究采用表面改性的方法,成功地將環(huán)氧
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