海泡石/不饱和聚酯（UPR)纳米复合材料的制备及其增强、阻燃机理研究

不饱和聚酯树脂的增强与阻燃改性是当前亟待解决的重大课题，天然无机矿物海泡石是一种具有独特层状结构的一维纳米纤维，质轻高强，富含镁、硅等阻燃元素，是一种潜在的可同时拥有增强和阻燃效果的环境友好材料。本项目拟从纳米增强技术、协效阻燃原理和分子设计入手，对海泡石微纤进行物理松解-剥离-活化-表面修饰，制备一维纳米海泡石微纤，设计合成新型大分子膨胀型阻燃剂。探讨海泡石纳米微纤制备方法，研究海泡石一维纳米微纤的增强机制；阐述海泡石纳米微纤对膨胀型阻燃剂和阻燃不饱和聚酯的热分解历程、炭层形成过程和最终炭层稳定性的影响机制，揭示海泡石纳米微纤与膨胀型阻燃剂之间的协效阻燃抑烟机理。这对开拓新一代清洁、高效、无卤阻燃技术和高性能聚合物阻燃材料具有重要的理论意义和实际应用价值。

低成本、高效阻燃与增强兼顾是当前阻燃高分子材料亟待解决的重大课题。通过本基金项目，主要取得了以下成果：.（1）成功制备了低成本的海泡石一维纳米纤维（SEP）和有机化海泡石一维纳米纤维（OSEP），并通过SEM、TEM、FTIR、XRD及TGA等方法进行了表征。单独将其应用于不饱和聚酯，阻燃效果不太明显。采用熔融共混方法制备了海泡石/聚丙烯复合材料（PP/OSEP），对共混体系的结构、流变性能、结晶性能和力学性能进行了初步的研究。结果表明，当OSEP的含量为1.5%时，复合材料的拉伸强度比纯聚丙烯提高了13.8%，冲击强度提高了约80%；WAXD的分析表明OSEP的加入减少了β晶型的含量，细化了α晶粒；DMA分析表明海泡石的加入提高了复合材料储能模量。通过PLM可观察到以海泡石纤维为中心形成了串晶。.（2）合成了聚合型膨胀阻燃剂PSPHD，利用其对海泡石纳米纤维进行接枝改性，成功制备了阻燃增强一体化的海泡石纳米纤维（PSPHD-SEP）。制备了系列海泡石/聚乙烯纳米复合材料。DMA及力学性能测试表明在相同添加量下，PSPHD-SEP/LDPE的拉伸强度、抗冲击强度和储能模量均优于SEP/LDPE，表明PSPHD-SEP与LDPE有更好的相容性。锥形量热测试（CONE）表明OSEP比SEP更能有效降低了材料燃烧的放热速率峰值。在LDPE/PSPHD-SEP/FR复配体系中，PSPHE-SEP大幅提高了聚乙烯复合材料的残炭率，减小了总热释放量及总烟释放量。同时，PSPHD-SEP与FR之间存在协同阻燃作用，.（3）成功合成了一种高效成炭、集氮-磷于一体齐聚物分子PSPTR，摸索了PSPTR的合成条件，对其结构进行了研究。TGA 结果表明PSPTR在700℃时的残余量为41.18wt%。将PSPTR与APP、酚醛树脂（PF）复配对ABS进行阻燃研究，当总添加量为30wt%时，IFR体系为PSPTR : PF=1 : 1（wt%）时，阻燃ABS复合材料LOI为28.2，UL-94为V-1级。锥形量热测试表明，阻燃剂PSPTR与PF的加入使ABS的最大热释放速率（pk-HRR）和质量损失率（MLR）均有大幅度下降。成功采用热重-红外（TG-IR）联用技术研究了PSPTR 和PSPTR/PF阻燃体系的热分解历程和阻燃机理，证实PSPTR与PF之间存在一定的协同作用。