油酸改性氢氧化铝及其在聚酯基复合材料中的应用开题报告

1. 研究目的与意义

油酸改性氢氧化铝/聚酯基复合材料是指改性氢氧化铝填料分散在聚合物基体中形成的复合材料。

阻燃热塑性塑料最常用的方法是添加卤素阻燃剂。这种阻燃剂在生产和加工的过程中都会产生剧毒性的呋喃物质，会对人体健康和环境造成严重的危害。近年来日本以及西欧和北美等地的国家或地区都相对的颁布了卤素系阻燃剂的禁令。尤其是像美、英、日等国都早已颁布相应的法律，明令禁止在电线、电缆塑料包皮中使用卤素系阻燃剂。在此前提下，氢氧化铝这样的一种典型的无卤阻燃剂,具有无毒性、不挥发、不析出、价格便宜等优良性能,同时也具有良好的阻燃性、热稳定性、消烟功能和相对较低的分解温度(180～ 200℃),并且可以与橡胶、塑料、环氧树脂等多种聚合物有良好的阻燃匹配性，受热分解后不产生相应的腐蚀性气体，也具有原材料来源广泛，价格低廉等优点，从而因此成为了目前全世界范围内使用量最大的无卤阻燃剂。据不完全统计，2013年全球阻燃剂用量最大的就是氢氧化铝阻燃剂，其用量占到所有阻燃剂总用量的33%。

但是众所周知的是氢氧化铝作为阻燃剂，和其他同型阻燃剂相比，其阻燃效率较低，并且氢氧化铝作为无机填料，其和有机高聚物在物理形态和化学结构上极不相同,两者亲和性比较差,如果直接填充,会造成分散不均的现象,而且其中粒径较大者还会成为复合材料中的应力集中点,从而成为材料的薄弱环节，严重影响到了产品的性能。

2. 国内外研究现状分析

近年来，为了解决氢氧化铝作为填料制备复合材料时对复合材料造成力学性能下降的问题。国内外做了许多相关研究。

国内外诸如Daimatsu K，Sugimoto H，Kato Y等人的研究结果表明，解决上述这一问题的关键点是在于氢氧化铝与有机聚合物共混前对氢氧化铝表面进行有机改性。

在此基础上，张美鸽1993年提出提高填料的细度和增强与高聚物基料的相容性和结合力，从而达到疏水亲油的效果，以此增强氢氧化铝填料与高聚物的相容性的观点。郑水林在1995年出版的《粉体表面改性》中认为提高材料的阻燃性（在环氧树脂中,表面改性的氢氧化铝可将阻燃性从V-1级提高到V-0级），可以达到提高复合材料的力学及其综合性能的目的。张馨桂等于2005年的研究结果表明,与未改性氢氧化铝相比,改性氢氧化铝在乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的分散性和高性能氢氧化铝/EVA复合材料的力学性能均得到了明显改善。刘丽君等在2004年发表的《纳米氢氧化铝阻燃剂表面改性及其在聚丙烯中的应用》中将改性后的氢氧化铝应用于聚丙烯体系中,与未改性氢氧化铝相比,其比表面积增大,在聚丙烯基体中的分散性变好,阻燃作用增强,材料的力学性能也得到明显改善。

3. 研究的基本内容与计划

本次实验选用了油酸作为表面改性剂，对氢氧化铝进行改性实验，并将其与不饱和聚酯复合制成不饱和聚酯/氢氧化铝复合材料，测定其相应性能。

本试验共配置12种不同的试样。试样分为两组，每组是30克不饱和聚酯，分别加入5%、10%、15%、20%、25%、30%的氢氧化铝填料，且两组试样分别为不加油酸试样和加入1.5%油酸的试样，按顺序加入促进剂和催化剂，后在60摄氏度下烘干24小时成型。

实验计划

4. 研究创新点

氢氧化铝作为阻燃剂在橡胶或塑料中填充,一般用钛酸酯或硅烷偶联剂作表面处理。但钛酸酯或硅烷偶联剂价格较昂贵,为了降低成本,本文决定另选改性剂进行实验。

油酸为单不饱和omega－9长链脂肪酸，价格低廉，来源广泛，以它改性的氢氧化铝具有反应活性，可与含不饱和双键的聚合物单体发生交联作用，从而进一步加强氢氧化铝和聚合物材料的相容性；同时，由于交联结构的存在，还会使阻燃高分子材料的耐热性提高。

因此选用油酸作为改性试剂，对氢氧化铝进行表面改性。在此基础上进一步制备了不饱和聚酯/氢氧化铝复合材料，同时对复合材料的性能进行了分析评价。