MgAlZnFe-CO3 LDHs对PBS膨胀阻燃体系性能的影响

doi:10.7503/cjcu20130419

高等学校化学学报 ›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (12): 2903.doi: 10.7503/cjcu20130419

• 高分子化学 • 上一篇

MgAlZnFe-CO₃ LDHs对PBS膨胀阻燃体系性能的影响

刘跃军, 毛龙

湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室, 株洲 412007

收稿日期:2013-05-06 出版日期:2013-12-10 发布日期:2013-09-02
作者简介:刘跃军，男，博士，教授，主要从事包装新材料与技术研究. E-mail：yjliu_2005@126.com
基金资助:
国家自然科学基金（批准号：11372108）；教育部新世纪优秀人才支持计划（批准号：NCET-10-0161）和湖南省高校创新平台开放基金（批准号：13K098）资助.

Effect of MgAlZnFe-CO₃ LDHs on Fire Retardancy and Mechanical Properties of Intumescent Flame Retardant Poly(butylene succinate) Composites

LIU Yue-Jun, MAO Long

Key Laboratory of New Materials and Technology for Packaging, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412007, China

Received:2013-05-06 Online:2013-12-10 Published:2013-09-02

摘要/Abstract

摘要：

采用恒定pH值共沉淀法在自制反应器中合成了不同原料配比的碳酸根型镁铝锌铁层状双羟基金属氧化物（MgAlZnFe-CO₃ LDHs），并通过熔融共混MgAlZnFe-CO₃ LDHs、聚磷酸铵（APP）、三聚氰胺（MA）和全降解材料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）制备出PBS膨胀阻燃材料. 采用傅里叶红外光谱（FTIR）、热失重（TG）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及元素分析（ICP）对MgAlZnFe-CO₃ LDHs进行了表征，并对PBS膨胀体系进行了力学性能和阻燃性能等测试. 结果表明，当Mg²⁺，Zn²⁺，Al³⁺和Fe³⁺的摩尔比为9：3：3：1时，合成的MgAlZnFe-CO₃ LDHs热稳定性最好，晶态结构规整，呈形貌规则的六边形片状；当MgAlZnFe-CO₃ LDHs的添加质量分数为1%时（阻燃剂的总添加质量分数为20%）时，PBS膨胀阻燃体系的极限氧指数（LOI）达到35%，垂直燃烧测试达到UL-94 V-0级别，力学性能得到较大改善. 实验结果表明，低添加量的MgAlZnFe-CO₃ LDHs与膨胀阻燃剂（IFR）协效阻燃PBS，一方面能够改善膨胀阻燃剂恶化PBS力学性能的现象，另一方面协同效应能够明显提高PBS的阻燃性能.

关键词: 聚丁二酸丁二醇酯, 碳酸根型镁铝锌铁层状双羟基金属氧化物, 膨胀阻燃, 力学性能

Abstract:

MgAlZnFe-CO₃ layered double hydroxides(LDHs) with different proportions of metal ions were prepared by the constant pH coprecipitation method. Ammonium polyphosphate(APP), melamine(MA), and MgAlZnFe-CO₃ LDHs were added in poly(butylene succinate) via melt blending to obtain the novel intumescent flame retardant poly(butylene succinate)(IFR-PBS) composites with MgAlZnFe-CO₃ LDHs as a synergistic agent. The synthesized MgAlZnFe-CO₃ LDHs were characterized by X-ray diffraction(XRD), Inductive coupled phasmamass spectrometer(ICP) and scanning electron microscope(SEM). Consequently, the layered structures of the synthesized MgAlZnFe-CO₃ LDHs were observed. The fire retardancy and mechanical properties of the novel IFR-PBS composites were also evaluated. Compared to those of IFR-PBS composites without MgAlZnFe-CO₃ LDHs, the limiting oxygen index(LOI) values of the novel IFR-PBS composites increased from 30% to 35% and the vertical flammability(UL-94) reached V-0 rate when the content of MgAlZnFe-CO₃ LDHs was 1%(the total loading of flame retardant was 20%). Importantly, the tensile strength and flexural strength of the novel IFR-PBS composites could be enhanced by the presence of MgAlZnFe-CO₃ LDHs.

Key words: Poly(butylene succinate), MgAlZnFe-CO₃ LDHs, Intumescent flame retardant, Mechanical property

中图分类号:

O631

TrendMD:

刘跃军, 毛龙. MgAlZnFe-CO₃ LDHs对PBS膨胀阻燃体系性能的影响. 高等学校化学学报, 2013, 34(12): 2903.

LIU Yue-Jun, MAO Long. Effect of MgAlZnFe-CO₃ LDHs on Fire Retardancy and Mechanical Properties of Intumescent Flame Retardant Poly(butylene succinate) Composites. Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(12): 2903.

参考文献

[1] Xu J., Gu B. H., J. Biotechnol., 2010, 5, 1149—1163

[2] Wang X., Hu Y., Song L., Yang H. Y., Yu B., Kandola B., Deli D., Thermochimica Acta, 2012, 543, 156—164

[3] Chen Y. J., Zhan J., Zhang P., Nie S. B., Ind. Eng. Chem. Res., 2010, 49(17), 8200—8208

[4] Kuan C. F., Kuan H. C., Ma C. C., Chen C. H., J. Appl. Polym. Sci., 2006, 102(3), 2935—2945

[5] Wang D. Y., Leuteritz A., Kutlu B., Landwehr M. A., Jehnichen D., Wagenknecht U., Heinrich G., J. Alloys Compd., 2011, 509(8), 3497—3501

[6] Liang J. B., Ma R. Z., Iyi N. B., Ebina Y., Takada K., Sasaki T., Chem. Mater., 2010, 22(2), 371—378

[7] Yi S., Yang Z. H., Wang S.W., Liu D. R., Wang S. Q., Liu Q. Y., Chi W. W., J. Appl. Polym. Sci., 2011, 119(5), 2620—2626

[8] Valente J. S., Sanchez-Cantu M., Lima E., Figueras F., Chem. Mater., 2009, 21(24), 5809—5818

[9] Dávid S., Attila P., Ernö K., Canton S. E., Walczak M., Sápi A., Kukovecz A., Kónya Z., Sipos P., Pálinkó I., Applied Clay Sci., 2010, 48, 214—217

[10] Zhang L. H., Li F., Evans D. G., Duan X., Ind. Eng. Chem. Res., 2010, 49(13), 5959—5968

[11] Delorme F., Seron A., Giovannelli F., Beny C., Jean-Prost V., Martineau D., Solid State Ionics, 2011, 187, 93—97

[12] Wang D. Y., Costa F. R., Vyalikh A., Leuteritz A., Scheler U., Jehnichen D., Wagenknecht U., Haussler L., Heinrich G., Chem. Mater., 2009, 21(19), 4490—4497

[13] Wang X., Song L., Yang H. G., Lu H. D., Hu Y., Ind. Eng. Chem. Res., 2011, 50(9), 5376—5383

[14] Shan X. Y., Zhang P., Song L., Hu Y., Lo S., Ind. Eng. Chem. Res., 2011, 50(12), 7201—7209

[15] Qiao Z. H., Tai Q. L., Song L., Hu Y., Lv P., Jie G. X., Huang W., Fu Y., Zhang D. Q., Polym. Adv. Technol., 2011, 22(12), 2602—2608

[16] Zanetti M., Kashiwagi T., Falgui L., Camino G., Chem. Mater., 2001, 14(2), 881—887

[17] Ran S. Y., Xu Y. Y., Guo Z. H., Fang Z. P., Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(2), 467—473(冉诗雅, 许远远, 郭正虹, 方征平. 高等学校化学学报, 2013, 34(2), 467—473)

[18] Feng C. M., Polym. Mater. Sci. Eng., 2010, 26(10), 63—66(冯才敏. 高分子材料科学与工程, 2010, 26(10), 63—66)

[19] Feng C. M., Zhang Y., Liu S. W., Chi Z. G., Xu J. R., J. Appl. Polym. Sci., 2012, 123(6), 3208—3216

[20] Feng C. M., Zhang Y., Liu S. W., Chi Z. G., Xu J. R., Polym. Degrad. Stab., 2012, 97(5), 707—714

MgAlZnFe-CO₃ LDHs对PBS膨胀阻燃体系性能的影响

Effect of MgAlZnFe-CO₃ LDHs on Fire Retardancy and Mechanical Properties of Intumescent Flame Retardant Poly(butylene succinate) Composites

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	张志博, 尚涵, 徐文轩, 韩广东, 崔金声, 杨皓然, 李瑞鑫, 张生辉, 徐欢. 氧化石墨烯插层聚β-羟基丁酸酯复合材料的结晶形态与宏观性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(2): 20210566.
[2]	徐欢, 柯律, 唐梦珂, 尚涵, 徐文轩, 张子林, 付亚男, 韩广东, 崔金声, 杨皓然, 高杰峰, 张生辉, 何新建. 液相剪切原位剥离蒙脱土纳米片增强高阻氧聚乳酸[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220316.
[3]	王献伟, 柯红军, 袁航, 鲁戈舞, 李丽英, 孟祥胜, 宋书林, 王震. 耐高温可溶性聚酰亚胺树脂及其复合材料[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 2041.
[4]	王鹏, 毛丹, 万家炜, 祁琪, 杜江, 王丹. 中空多壳层TiO₂填充对环氧树脂复合材料力学性能的影响[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(10): 3218.
[5]	沙迪, 禹旭敏, 赵将, 马小飞, 王汉夫, 刘芳芳, 邱雪鹏. 碳纤维三向织物/环氧树脂复合材料的制备与力学性能[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(4): 838.
[6]	隋佳烊, 刘晓旸, 钱苗苗, 朱燕超, 薛北辰, 丰祎, 田玉美, 王晓峰. 稻壳基二氧化硅/碳复合材料的表面改性及对天然橡胶的影响[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(7): 1561.
[7]	杨召杰, 雷蓓, 杜文浩, 张熙. 氯化镁/氯化1-丁基-3-甲基咪唑改性淀粉/聚丁二酸丁二醇酯共混材料的结构与性能[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(7): 1611.
[8]	高飞龙, 李永存, 栾云博, 薛志成, 郭章新, 张祺, 吴桂英. 不同石墨烯-碳纳米管杂化体系对热塑性聚氨酯复合材料力学和自修复性能的增强机制[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(4): 832.
[9]	罗菊香, 程德书, 李明春, 辛梅华. 可见光诱导苯乙烯的常温快速可逆加成-断裂链转移聚合[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(4): 800.
[10]	卢林刚, 程哲, 丘新铭, 王会娅, 杨守生, 钱小东, 王学宝. 星型绿色磷腈阻燃剂的制备及阻燃环氧树脂性能[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(12): 2789.
[11]	刘宇, 陈港, 朱家添, 陈文锦, 胡稳, 刘映尧, 方志强. 高强透明纤维素材料的制备、结构与性能[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(10): 2298.
[12]	王志微, 黄棣, 席少晖, 徐梦洁, 朱雪芳, 连小洁, 魏延, 陈维毅. 纳米纤维增强双层组织引导膜的力学性能及细胞响应[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(1): 178.
[13]	鲍艳, 高敏, 董雨菲, 康巧玲, 高智鹏, 吴国栋, 李妍. 中空TiO₂微球的制备及对聚丙烯酸酯薄膜性能的影响[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(12): 2328.
[14]	雷蓓, 罗辉, 石孟可, 张熙. 离子液体增塑改性玉米淀粉/聚丁二酸丁二醇酯共混材料的结构与性能[J]. 高等学校化学学报, 2016, 37(9): 1722.
[15]	刘强, 肖继军, 张将, 赵峰, 何正华, 肖鹤鸣. CL-20/TNT共晶炸药的分子动力学研究[J]. 高等学校化学学报, 2016, 37(3): 559.