登录

  • 登录
  • 忘记密码?点击找回

注册

  • 获取手机验证码 60
  • 注册

找回密码

  • 获取手机验证码60
  • 找回
毕业论文网 > 开题报告 > 矿业类 > 矿物加工工程 > 正文

石墨聚苯板的制备研究开题报告

 2020-04-23 07:04  

1. 研究目的与意义(文献综述)

目前,国内外EPS阻燃板材研究应用主要包含以下几方面:

(1)卤系阻燃剂

卤族元素中的溴元素在燃烧循环中可以通过诱捕自由基达到终止基材继续分解的目的,而且生成的溴化氢气体属于难燃气体,可以稀释气相中可燃气体浓度,降低热释放量,达到阻燃的目的。由于体系成熟,价格低廉,阻燃效率高,卤系阻燃剂也是用量最大的阻燃体系。而且溴锑协同作用是最早发现的协效作用,是阻燃剂史上的重大里程碑。

DPEDB溴系阻燃剂、四溴双酚A、六溴环十二烷(HBCD)、四溴环辛烷、1,2-二溴烷基酮、四溴邻苯二甲酸二烷基脂、N-(2,3-二溴丙基)-4,5-二溴四氢邻苯二甲酰亚胺等都是较为重要的卤系阻燃剂。

(2)无卤阻燃剂

无卤阻燃剂包含石墨、金属类的氢氧化物、黏土、层状硅酸盐等不含卤素的阻燃剂。相较于其他阻燃剂,20世纪末兴起的膨胀型阻燃剂引起了人们极大的关注。膨胀型阻燃剂(IFR)基本上克服了传统阻燃剂的缺点,目前已成为最有发展前途的一类阻燃剂。膨胀型阻燃剂一般是由炭源、气源以及酸源组成,在受热时酸源放出无机酸,使碳源酯化,进而脱水炭化,粘稠的炭化产物在发泡源作用下膨胀,形成微孔结构的炭层,具有隔热、隔氧和抑烟的作用,能防止熔滴产生,可长时间或重复暴露在火焰中,从而具有较好的阻燃性能。氢氧化物阻燃剂主要是镁与铝的氢氧化物。氢氧化镁(MH)也是一种常用的无卤阻燃剂,受热时释放出结晶水,吸收大量热量,抑制温度升高,减缓聚合物降解。MH分解产生的水蒸气也可稀释火焰区可燃气体的浓度,并有一定的冷却作用。MH有助于聚合物表面形成炭化层,其主要分解产物氧化镁为耐热材料,在凝聚相起阻燃作用,也可有效抑制烟的产生。纳米材料能够提高材料的热导率和力学性能,降低渗透性与燃烧性等。大量的研究证实了纳米黏土能提高聚合物的热稳定性,保护聚合物基材,防止降解以及阻燃性能。

聚苯乙烯泡沫(EPS)具有隔热性好、自重轻、自立性强等优良性能,被广泛的用于建筑外墙保温领域,但聚苯乙烯板材暴露于由火灾引起的高温中,由于其熔点很低,板材结构会快速地收缩,同时树脂材料受热气化并开始燃烧,并且产生黑烟以及有害气体,对人们的生命和财产安全构成了巨大的潜在威胁。对于这一点,人们对保温板进行了阻燃性化的尝试。目前,针对EPS阻燃材料的研究主要集中于在两个方面,一直在造粒过程中,添加阻燃剂制成阻燃EPS珠粒,再通过发泡成型制成阻燃EPS板材;二是在EPS珠粒预发泡后,在其表面包覆阻燃剂,再发泡制成阻燃EPS板材。前者工艺复杂,成本较高;后者操作简单,在工业化生产中比较方便。但是,目前关于包覆阻燃的研究所用阻燃剂主要为含卤阻燃剂,燃烧时会产生大量有毒烟雾和气体,因此EPS的无卤阻燃研究显得非常重要。

可膨胀石墨(EG)是一种新型的膨胀型阻燃剂,其具有阻燃性能优异、无卤环保等特点。可膨胀石墨是塑料材料良好的阻燃剂,其对阻燃 EPS 具有很好的应用前景,单独使用或与其他阻燃剂混合使用都可达到理想的阻燃效果。可膨胀石墨在达到同样阻燃效果时,用量远小于普通阻燃剂。其作用原理是:在高温时,可膨胀石墨急剧膨胀,窒息了火焰,同时其生成的石墨膨体材料覆盖在基材表面,隔绝了热能辐射和氧的接触;其夹层内部的酸根在膨胀时释放出来,也促进了基材的炭化,从而通过多种阻燃方式达到良好的效果。

本研究将通过大量实验,研究EPS珠粒预发泡温度、压强,成型温度、压强、时间以及可膨胀石墨鳞片大小、添加量等因素对阻燃板材性能的影响,利用多种分析测试手段分别对不同试验条件下制备的改性后的阻燃板材进行研究,分析比较它们的阻燃性能、热稳定性能和力学性能,确定制备可膨胀石墨改性聚苯乙烯阻燃板材的最佳技术路线和生产工艺,使之符合国家生产使用标准,为工业生产提供技术参考。

2. 研究的基本内容与方案

研究从以下三方面展开:

①探究可发性聚苯乙烯珠粒预发泡工艺

第一步为预发泡或简单发泡,设定最终产品的密度。在此过程中含有发泡剂的聚合物颗粒在加热条件下软化,发泡剂挥发,使得每个珠粒内部产生膨胀,形成许多泡孔。泡孔的数量(最终密度)由加热温度和受热时间来控制。这个过程中,珠粒必须保持分散和自由流动状态。

考察预发泡温度、时间等因素对EPS珠粒粒径的影响,并对不同预发泡试验条件下制成的阻燃板材进行力学性能、燃烧后的表面形貌等分析、探索制备高阻燃性能板材的预发泡工艺,并进行原因分析。

②探究可膨胀石墨改性包覆工艺

首先,将粘接剂以及可膨胀石墨超声混匀制成包覆乳液,将熟化的预发泡珠粒和不同条件的包覆乳液于搅拌机中高速搅拌,使得包覆乳液能够均匀有效的包覆于发泡珠粒表面,其次,需要将其置于40℃烘箱中6小时,使其表面积内部水分有效地散失,有助于后续成型。最后,将改性包覆后的珠粒放入具有特定型腔的模具中,将充满粒料的模腔密闭并加热加压,珠粒受热软化,使泡孔膨胀。珠粒发泡膨胀至填满相互间的空隙,并粘结成均匀的泡沫体。

考察不同石墨鳞片粒径、膨胀倍率、添加量对改性EPS阻燃板材性能的影响,对不同试验条件下制备的阻燃板材阻燃性能(最低氧指数)进行分析,确定最佳改性包覆工艺。

③发泡成型工艺

依照上述成型过程,经预发泡、熟化、改性包覆处理的EPS珠粒在一定压强和温度下发泡成型,制成EPS阻燃板材。考察发泡加热时间、温度、压强对制备的板材的阻燃性能、物理力学性能的影响,确定最佳的发泡成型工艺。

主要技术方法包括以下两方面:

(1)可膨胀石墨的制备及表征

将固定碳含量在94%的不同粒径的石墨进行氧化插层制备可膨胀石墨(EG),并利用高温膨胀法测定其膨胀倍率。通过扫描电镜照片(SEM)表征EG及EG膨胀后的结构特征,获得适用于包覆EPS珠粒的原料类型。

(2)EPS阻燃板材的成型及性能测试

通过预发泡、熟化、改性包覆、发泡成型等系列步骤制备EPS阻燃板材,采用表1中的测试分析方法对其性能进行测试。


表1 EPS阻燃板材性能测试标准

测试名称

标 准

样条尺寸
(长×宽×高)/mm

备注

最低氧指数测试

GBT2406-2008

100×10×4

力学性能测试

GBT8813-2008

10×10×10

万能试验机

热稳定性测试

差式扫描量热仪

形貌分析

燃烧后剩炭形貌


3. 研究计划与安排

2月28日~3月25日 查阅文献资料,完成开题报告,并上传教务处;

3月25日~5月15日 实验阶段,完成石墨试验研究;

5月15日~5月31日 撰写论文,并上传教务处;

剩余内容已隐藏,您需要先支付后才能查看该篇文章全部内容!

4. 参考文献(12篇以上)

[1] 卢勇,罗鹏,邹晓轩,戴文利,敬波. 可膨胀石墨/包覆红磷体系及协效剂对abs阻燃性能的研究[j]. 塑料工业, 2012, 40(10):88-91.

[2] 张淼,李迎春,孔宇飞,霍志伟,李晓. eg阻燃热固性聚苯乙烯泡沫保温板的性能[j]. 工程塑料应用,2017,45(6):42-45.

[3] 王正洲,孙皓宇,胡立飞. 可发性聚苯乙烯无卤阻燃泡沫材料制备及性能[j]. 建筑材料学报, 2016, 19(2):280-284.

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

企业微信

Copyright © 2010-2022 毕业论文网 站点地图