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目前多数有机阻燃剂体系虽具有良好阻燃效果,但均不具有水溶性或低溶解性;季铵盐类阻燃剂在保障阻燃效果的同时还具有良好的水溶性,进一步扩宽了有机阻燃剂的应用空间。本文通过调节溶液的pH值,成功合成出了一种新型季铵盐MA/GTA,运用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1HNMR)和热重分析(TGA)对改性剂MA/GTA的结构和性能进行了表征;利用合成的MA/GTA对钠基蒙脱土(Na-MMT)进行插层改性并与未改性的蒙脱土进行特性对比,通过FTIR和XRD分析MA/GTA改性蒙脱土的结构和层间距变化;接触角测试蒙脱土的极性改善程度;热重分析测试MA/GTA对蒙脱土的接枝效果。最后通过双辊混炼和模压工艺制备了蒙脱土/SBR复合材料,并且利用橡胶加工分析仪及锥型量热仪测试了蒙脱土/SBR复合材料的动态力学性能和耐热性能。具体分析结论如下:1、以三聚氰胺(MA)与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)为反应原料,以4-吡咯烷基吡啶作为催化剂,在不同pH值条件下合成了不同收率的MA/GTA制品。通过MA/GTA的收率与pH关系可知,pH为1时达到最大收率41.5%;FTIR和1HNMR的分析表明,MA上的氨基与GTA上的环氧基成功的进行了开环反应,并且1分子MA与3分子GTA反应生成结构对称的季铵盐分子;产品热重分析表明,MA/GTA的热失重温度区间为250℃～310℃,这与大多数高分子材料的分解温度250℃～350℃相近,在300℃时具有最大失重率15%。另外MA/GTA在高温下没有完全失重,这应该是发生了碳化,而碳化的形成正是可以保护有机高分子层,进一步达到阻燃效果。2、以水为溶剂,利用实验室自制的MA/GTA对Na-MMT进行有机化改性,制备了有机蒙脱土。FTIR和XRD数据显示,MA/GTA通过阳离子交换作用成功的插入到Na-MMT的片层间,使得片层间距显著变大;在20%与30%改性剂于80℃下改性蒙脱土 4h后,蒙脱土的层间距分别扩大了 20.11%、19.58%;接触角测试表明,在配比为30%、温度为80℃、时间为4h、pH值为7的条件下,接触角由原来的59.49°扩大到77.89°;热重分析表明,在30%改性剂于80℃条件下改性蒙脱土 4h、20%改性剂于80℃条件下改性蒙脱土 6h后,MA/GTA的接枝率分别为15.07%、5.80%,这表明MA/GTA对蒙脱土有一定的接枝效果。3、通过在混炼技术和模压工艺下制备了蒙脱土/SBR复合材料;研究发现,MA/GTA改性蒙脱土填充橡胶能够改善蒙脱土/SBR复合材料的硫化性能,其中30%MA/GTA改性蒙脱土填充橡胶的T10、T90分别减小到0.65min、1.35min,促进了硫化性能;通过改变振幅、频率和温度等对蒙脱土/SBR复合材料的动态力学性能进行研究表明,MA/GTA的添加能够明显降低蒙脱土/SBR复合材料的损耗因子,提高丁苯橡胶的交联度;蒙脱土/SBR复合材料的静态力学性能分析表明,MA/GTA的添加有利于提高复合材料的拉伸强度、撕裂强度和邵氏硬度等;阻燃、阻隔测试表明,MA/GTA的添加使丁苯橡胶复合材料耐热性能明显提高、吸水率明显降低;其中,30%MA/GTA改性蒙脱土填充橡胶的热释放速率均值比同份数下的Na-MMT填充橡胶的热释放速率均值降低48.96%、吸水率降低28.96%。这显示了 MA/GTA的加入不仅能够提高复合材料的界面相容性,而且对蒙脱土的片层也起到了一定的剥离作用,有效改善了蒙脱土/SBR复合体系的阻燃阻隔性能。图[52]表[15]参考文献[89]