阻燃聚合物纳米复合材料

1.阻燃性与聚合物可燃性导论1

1.1 引言1

1.2 聚合物燃烧与测试2

1.2.1 可燃性的实验室测试3

1.2.2 聚合物的燃烧4

1.3 阻燃5

1.3.1 一般阻燃作用机理5

1.3.2 各类阻燃机理6

1.3.3 阻燃剂的选择标准16

1.3.4 高分散阻燃剂16

1.4 结论与展望17

参考文献18

2.聚合物纳米复合材料技术基础25

2.1 引言25

2.2 聚合物纳米复合材料原理26

2.2.1 纳米填料分散性的热力学分析26

2.2.2 纳米复合材料的制备方法29

2.2.3 分散特征：测定分散性的通用技术及其局限性34

2.3 纳米填料对材料性能的影响36

2.3.1 对聚合物结晶性的影响36

2.3.2 对力学性能的影响41

2.3.3 对阻隔性的影响45

2.4 展望48

参考文献49

3.聚合物/黏土纳米复合材料阻燃机理56

3.1 引言56

3.2 阻燃机理57

3.2.1 聚苯乙烯/黏土纳米复合材料57

3.2.2 聚丙烯/黏土纳米复合材料64

3.2.3 聚合物/黏土纳米复合材料的热分析68

3.3 结论与展望69

参考文献70

4.聚合物/碳纳米管复合材料热力学稳定性的分子力学计算方法74

4.1 引言74

4.2 研究背景和相关内容75

4.3 方法描述77

4.4 PS/CNT复合材料的应用79

4.5 不确定度与局限性83

4.6 总结85

参考文献86

5.纳米复合材料主要阻燃机理的特殊影响88

5.1 前言88

5.2 纳米粒子形态对阻燃性能的影响89

5.2.1 插层、分层、分散及剥离形态89

5.2.2 取向91

5.2.3 燃烧过程或阻隔形成过程纳米粒子的形态92

5.3 阻燃效应及其对纳米复合材料耐火性的影响94

5.3.1 惰性填料与炭层形成94

5.3.2 分解与渗透性95

5.3.3 黏度与阻燃性的关系96

5.3.4 传热与传质屏障97

5.4 阻燃性能评估99

5.4.1 不同火性能的差异分析99

5.4.2 不同火情对纳米复合材料的不同影响101

5.5 总结与结论102

参考文献103

6.膨胀系统与纳米复合材料：阻燃聚合物的新途径108

6.1 引言108

6.2 膨胀原理109

6.3 分子筛作为膨胀系统的协效剂113

6.4 高聚物纳米复合材料中的膨胀系统117

6.5 纳米填料作为膨胀系统的协效剂120

6.6 最新研究进展综述125

6.7 总结和结论128

参考文献129

7.含有机黏土、碳纳米管及它们与氢氧化铝复配物的EVA的阻燃性能135

7.1 引言135

7.2 实验过程139

7.2.1 材料139

7.2.2 共混139

7.2.3 分析140

7.3 EVA/有机黏土纳米复合材料140

7.3.1 EVA/有机黏土纳米复合材料的制备及其结构.140

7.3.2 EVA/有机黏土纳米复合材料的热稳定性140

7.3.3 EVA/有机黏土纳米复合材料的阻燃性能141

7.3.4 EVA纳米复合材料的NMR研究及其阻燃机理143

7.3.5 EVA纳米复合材料的插层和剥离.143

7.3.6 传统阻燃填料氢氧化铝和有机黏土的复配144

7.3.7 能通过UL-1666测试的有机黏土/ATH 同轴线缆护套料145

7.4 EVA/碳纳米管纳米复合材料145

7.4.1 碳纳米管的一般性能145

7.4.2 碳纳米管的制备与纯化146

7.4.3 EVA/MWCNT和EVA/MWCNT/有机黏土共混物的阻燃性146

7.4.4 MWCNT复合物炭层的裂缝密度及其表面形貌.148

7.4.5 LDPE/CNT复合物的阻燃性能149

7.4.6 含新型阻燃体系MWCNT/有机黏土/ATH 的电缆料150

7.5 总结与结论152

参考文献152

8.含卤系和非膨胀磷系阻燃剂的纳米复合材料157

8.1 引言157

8.1.1 聚合物/有机黏土纳米复合材料.157

8.1.2 传统卤系和非膨胀磷系阻燃剂.157

8.2 制备方法与形态研究158

8.2.1 熔融共混与溶液共混159

8.2.2 原位聚合162

8.2.3 制备方法总结.163

8.3 热稳定性164

8.4 力学性能166

8.5 阻燃性能168

8.5.1 锥形量热仪169

8.5.2 LOI与UL-94燃烧测试175

8.6 阻燃机理179

8.6.1 纳米复合材料与卤系阻燃剂复配.180

8.6.2 纳米复合材料与非膨胀磷系阻燃剂复配181

8.7 总结和结论183

参考文献183

9.热固性阻燃纳米复合材料189

9.1 引言189

9.2 黏土190

9.2.1 阳离子黏土190

9.2.2 阴离子黏土191

9.3 热固性纳米复合材料192

9.4 阳离子黏土基环氧树脂纳米复合材料193

9.4.1 制备过程193

9.4.2 特征197

9.4.3 热稳定性与燃烧行为198

9.5 阴离子黏土基环氧树脂纳米复合材料205

9.5.1 制备过程205

9.5.2 特征208

9.5.3 热稳定性与燃烧行为209

9.6 聚氨酯纳米复合材料216

9.6.1 制备过程217

9.6.2 特征217

9.6.3 热稳定性与燃烧行为217

9.7 乙烯基酯纳米复合材料218

9.7.1 制备过程219

9.7.2 特征219

9.7.3 热稳定性与燃烧行为220

9.8 总结和结论221

参考文献222

10.含新型纳米粒子的纳米复合材料阻燃研究进展228

10.1 导言228

10.2 聚合物/纳米氧化物复合材料228

10.2.1 纳米二氧化硅228

10.2.2 金属氧化物230

10.2.3 聚倍半硅氧烷232

10.3 碳基纳米复合材料235

10.3.1 氧化石墨236

10.3.2 碳纳米管238

10.4 结果讨论251

10.4.1 阻燃机理251

10.4.2 形貌252

10.4.3 热失重分析253

10.5 总结和结论254

参考文献254

11.聚合物纳米复合材料的阻燃应用前景260

11.1 导言260

11.2 纳米复合材料应用要求260

11.3 应用领域264

11.3.1 本体聚合物264

11.3.2 薄膜、纤维和纺织品267

11.3.3 涂层273

11.3.4 复合材料275

11.3.5 泡沫塑料277

11.4 未来展望277

参考文献278

12.聚合物纳米复合材料阻燃研究中的实际问题及发展趋势283

12.1 导言283

12.2 聚合物纳米复合材料的结构与分散284

12.2.1 原位聚合284

12.2.2 溶液共混287

12.2.3 熔融共混288

12.3 聚合物纳米复合材料的分析291

12.3.1 纳米级分析技术292

12.3.2 微米级分析技术296

12.3.3 宏观分析技术296

12.4 防火与环保法规的变化297

12.5 纳米粒子目前的环境健康及安全状况299

12.6 工业化存在的问题300

12.7 聚合物纳米复合材料的阻燃性机理302

12.8 未来展望305

参考文献309