1. 研究目的与意义
随着经济的发展和人民生活水平的提高现今,中密度纤维板(mdf)被广泛地应用到家具、室内装修、建筑和公共设施等领域,而作为天然材料,他本身就具有可燃性。我国gb20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》就明确规定,普通木质地板、家具、人造板将不得用于公共场所的装饰和装修[2]。为了适应建筑市场的需要,扩大中纤板的应用范围,尽快开发适应市场需求的具有阻燃效应的中纤板显得尤为重要。
卤系阻燃剂在高温明火情况下放出的卤化氢气体与浓烟,会导致人体窒息;其次,特别是多溴联苯醚在环境中存留期长,具有生物累积性,会对人体产生危害。所以急需一种新型环保高效的阻燃剂。
层状双金属氢氧化物由于它特殊的结构和性质,可以进行人工调控,制备种类繁多,性质不同的一系列产物。且它作为阻燃剂具有无卤、抑烟、安全环保等优点,越来越受到人们的关注。而在使用中表面极性高,易于聚团,与基料相容性、分散性不好。所以要利用改性提高ldhs与高聚物的相容性,在纤维中的分散性,并在保证板材力学性能的基础上增加其阻燃性能。
2. 国内外研究现状分析
层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides,简称 LDHs)又名水滑石类化合物,是由两种或两种以上金属元素组成的具有水滑石层状晶体结构的氢氧化物。LDHs是无机物,与有机物树脂相容性不好;LDHs的表面极性高,在高聚物树脂中的分散性差;在应用于材料时,会使材料的力学性能、机械性能急剧下降。为了改善这些缺点,国内外研究人员对其进行各种改性。如Nyambo 等人将聚磷酸铵进行插层改性,制备出应用于聚苯乙烯(PS)的镁铝水滑石,具有良好的耐热性和热稳定性。Wang等人用十二烷基苯磺酸钠改性LDHs,并且制备了有机金属水滑石复合物。高誉鹏等人用硬脂酸钠改性纳米镁铝水滑石,发现硬脂酸钠包覆在LDHs表面,形成憎水层,使其亲水性下降,憎水性显著提升。
微胶囊技术是利用成膜材料将固体、液体或气体包覆在其中,并形成微小颗粒的技术,是用于物质改性一重要方法。甲醛具有防腐性,价廉易得。三聚氰胺甲醛缩聚反应产生交联网状结构,具有良好的韧性和弹性。三聚氰胺甲醛( MF)树脂固化后无色透明、热稳定好,很适于作为微胶囊壁材。所以国内外学者对,将MF树脂用于阻燃剂改性进行了研究。如苏晓磊等人通过正交实验的方法得到了微胶囊包覆的最佳工艺条件为:每克红磷10g预聚物,pH值为5.5,包覆时间为60min,搅拌速度为400rpm。李又兵通过原位聚合法以MF树脂为囊壁包覆于氢氧化镁表面,提高了相容性,改善了分散性。Salan等用原位聚合法在膨胀体系中制备了一系列MF微胶囊,得出提高了阻燃性能的原因。但是用MF微胶囊对LDHs改性却没有学者研究。具体研究现状详见文献综述。
3. 研究的基本内容与计划
1、采用共沉淀法合成mgal-ldhs:将0.6molmg(no3)26h2o与0.2 molal(no3)39h2o混合加入300ml去离子水中,在65℃下搅拌条件下,缓慢滴加5mol/l naoh和1mol/lna2co3混合碱溶液,调节溶液的ph=11.0,停止滴加,继续保持反应温度不变,搅拌反应120min后,静置24h,过滤,用去离子水洗涤,所得滤饼于60℃下烘干,即制得mgal-ldhs粉末样品。
2、mf预聚体制备:向三口烧瓶加入摩尔比为m:f=1:3的三聚氰胺和甲醛,升至70℃,用10%碳酸钠溶液调节混合溶液ph=8.0,在该温度下反应30min,取出反应产物,待冷却至室温。
3、原位聚合法制备微胶囊:向mf预聚体中加入适当蒸馏水,调节水浴温度至设定温度,加入与mf预聚体质量满足一定比例的芯材mg/al-ldhs,调节搅拌器转速至设定值,用10%hac溶液调节混合体系ph值至设定值,反应一定时间后取出。其中mf/ldhs物质的量比值为1/3.5、1/3、1/2.5、1/2、1/1.5,反应时间以30min、40 min、50 min、60 min,温度以40℃、50℃、60℃、70℃,ph以3、4、5、6,确定最佳工艺范围之后,会再进行微调。
4. 研究创新点
1、采用微胶囊技术创造性地将MF树脂作为壁材包裹在LDHs表面,制备微胶囊型LDHs。
2、三聚氰胺作为一种氮系阻燃剂,以期与LDHs发挥协同阻燃效应
