Preparation of BaO·4B2O3·5H2O Nanomaterial and Evaluation of Its Flame Retardant Performance to PP by Thermal Decomposition Kinetics Method

Jing Miao Ruifeng Guo Zhihong Liu

Citation:  Miao Jing, Guo Ruifeng, Liu Zhihong. Preparation of BaO·4B2O3·5H2O Nanomaterial and Evaluation of Its Flame Retardant Performance to PP by Thermal Decomposition Kinetics Method[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(6): 1905052-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201905052 shu

BaO∙4B2O3∙5H2O纳米材料的制备及其对聚丙烯阻燃性能的热分解动力学方法评价

    通讯作者: 刘志宏, liuzh@snnu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 21573142

    国家自然科学基金(21573142)资助项目

摘要: 硼酸盐是一类抑烟、低毒和热稳定性较高的无机阻燃剂,但是通常制备得到的硼酸盐颗粒在微米尺度,在聚合物基质中很难分散,限制了其在工业上的应用。所以,开展硼酸盐纳米材料的制备及其阻燃性能的有效评价研究具有重要实际意义。关于硼酸钡作为纳米阻燃剂的研究还未见报道,本文采用水热法制备了硼酸钡BaO·4B2O3·5H2O纳米片和纳米带,并通过粉末X-射线衍射仪(XRD),傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR),热重-差示扫描量热(TG-DSC)和扫描电镜(SEM)等手段对样品进行了表征。采用热重分析(TGA)、差示扫描量热(DSC)及极限氧指数(LOI)法对聚丙烯/BaO·4B2O3·5H2O复合材料的阻燃性能进行了研究;考虑到聚丙烯/BaO·4B2O3·5H2O纳米片和纳米带复合材料接近的TG失重和LOI,所以进一步通过非等温热分解动力学方法进行了评估。伴随着TG质量损失的减少,DSC在N2气氛下吸收热的增加,氧指数值的增加,以及热分解表观活化能的增加,制备样品BaO·4B2O3·5H2O的阻燃性能由块体到纳米带再到纳米片依次增强,这与样品尺寸依次减小一致。通过对燃烧后残渣的扫描照片分析,对其阻燃机理进行了探讨。另外,对聚丙烯/BaO·4B2O3·5H2O复合材料的力学性能也进行了研究。其中,聚丙烯/BaO·4B2O3·5H2O纳米片复合材料具有最好的阻燃性能和力学性能,可以发展作为一种潜在的实用阻燃剂。

English

    1. [1]

      Palacios E., Leret P., De La Mata M. J., Fernandez J. F., De Aza A. H., Rodriguez M. A., Rubio-Marcos F., ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 9462. doi: 10.1021/acsami.6b01379

    2. [2]

      Xu J. Z., Liu C. H., Qu H. Q., Ma H. Y., Jiao Y. H., Xie J. X., Polym. Degrad. Stabil. 2013, 98, 1514. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2013.04.016

    3. [3]

      Wu C. C., Wu W. H., Qu H. Q., Xu J. Z., Mater. Lett. 2015, 160, 282. doi: 10.1016/j.matlet.2015.07.154

    4. [4]

      Song P. A., Shen Y., Du B. X., Peng M., Shen L., Fang Z. P., ACS Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 452. doi: 10.1021/am8001204

    5. [5]

      Wang B. B., Tang Q. B., Hong N. N., Song L., Wang L., Shi Y. Q., Hu Y., ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 3754. doi: 10.1021/am200940z

    6. [6]

      Bourbigot S., Bras M. L., Leeuwendal R., Shen K. K., Schubert D., Polym. Degrad. Stab. 1999, 64, 419. doi: S0141-3910(98)00130-X

    7. [7]

      Li S. L., Long B. H., Wang Z. C., Tian Y. M., Zheng Y. H., Zhang, Q. J. Solid State Chem. 2010, 183, 957. doi: 10.1016/j.jssc.2010.02.017

    8. [8]

      Cui Y., Liu X. L., Tian Y. M., Ding N., Wang Z. C., Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 2012, 414, 274. doi: 10.1016/j.colsurfa.2012.08.028

    9. [9]

      Zhang Y. Y., Li P., Liu Z. H., Powd. Technol. 2011, 210, 208. doi: 10.1016/j.powtec.2011.03.018

    10. [10]

      Wang X. S., Pang H. C., Chen W. D., Lin Y., Zong L. S., Ning G. L., ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 7223. doi: 10.1021/am500380n

    11. [11]

      Zhang Y. Y., Xue L., Liu Z. H., Thermochim. Acta 2010, 506, 52. doi: 10.1016/j.tca.2010.04.014

    12. [12]

      Guo Y. W., Mao, L; Rong, F; Liu Z. H., Thermochim. Acta 2012, 539, 56. doi: 10.1016/j.tca.2012.04.007

    13. [13]

      Zhang Z. F., Wu W. H., Zhang M. J., Qu J. M., Shi L., Qu H. Q., Xu J. Z., Appl. Surf. Sci. 2017, 425, 896. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.07.101

    14. [14]

      Yan H. H., Liu Z. H., J. Therm. Anal. Calorim. 2019, 135, 2783. doi: 10.1007/s10973-018-7138-6

    15. [15]

      Liu J., Ma X. Y., Liu Z. H., Powd. Technol. 2013, 246, 26. doi: 10.1016/j.powtec.2013.05.001

    16. [16]

      Geng Y. J., Liu Z. H., Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2017, 522, 563. doi: 10.1016/j.colsurfa.2017.03.044

    17. [17]

      Ma Y. Q., Zhang L., Liu Z. H., J. Therm. Anal. Calorim. 2018, 132, 59. doi: 10.1007/s10973-017-6937-5

    18. [18]

      Aksener E., Figen A. K., Piskin S., Res. Chem. Intermed. 2014, 40, 2103. doi: 10.1007/s11164-013-1106-3

    19. [19]

      Sun H. Y., Sun W., Huang Y. X., Mi J. X., Z. Anorg. Allg. Chem. 2010, 636, 977. 10. doi: 1002/zaac.201000066

    20. [20]

      Li J., Xia S. P., Gao S. Y., Spectrochim. Acta 1995, 51A, 519. doi: 10.1016/0584-8539(94)00183-C

    21. [21]

      霍建霞, 宋素伟, 靳成伟, 任宁, 耿丽娜, 张建军.物理化学学报, 2016, 32 (4), 901. doi: 10.3866/PKU.WHXB201602173Huo J. X., Song S.W., Jin C.W., Ren N., Geng L. N., Zhang J. J., Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32 (4), 901.

    22. [22]

      于海洋, 王昉, 刘其春, 马青玉, 顾正桂.物理化学学报, 2017, 33 (2), 344. doi: 10.3866/PKU.WHXB201611023Yu H.Y., Wang F., Liu Q. C., Ma Q. Y., Gu Z. G., Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33 (2), 344.

    23. [23]

      Shao Z. B., Deng C., Tan Y., Chen M. J., Chen L., Wang Y. Z., ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 7363. doi: 10.1021/am500789q

    24. [24]

      Lu L. G., Guo N., Qian X. D., Yang S. S., Wang X. B., Jin J., Shao G. S., J. Appl. Polym. Sci. 2018, 9, 45962. doi: 10.1002/app.45962

    25. [25]

      Nine, Md J.; Tran, DN. H.; Tung T. T., Kabiri S., Losic D., ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017, 9, 10160. doi: 10.1021/acsami.7b00572

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  56
  • HTML全文浏览量:  3
文章相关
  • 收稿日期:  2019-05-14
  • 接受日期:  2019-06-12
  • 修回日期:  2019-06-12
  • 网络出版日期:  2020-06-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章