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改性水镁石微粉的制备及其在阻燃聚丙烯中的应用
摘要：
本文研究了改性水镁石微粉的制备方法及其在阻燃聚丙烯中的应用。通过对水镁石微粉表面进行改性，使其具有更好的分散性和溶解性，并能够在聚丙烯中有效地阻燃。其中，改性方法为硅烷偶联剂包覆法，并通过SEM、FTIR、TG等多种手段对改性效果进行了表征和分析。
关键词：水镁石、改性、阻燃、聚丙烯
1.引言
阻燃材料是一种能够有效防止或延缓材料在火灾中的燃烧蔓延的材料。近年来，随着全球环保意识的不断提升，阻燃材料的研究一直备受关注。水镁石是一种天然阻燃材料，具有良好的阻燃性能和低毒性，是一种潜在的阻燃材料。然而，由于其粉末状态下的团聚和聚集，使得其在聚合物基质中的分散性和加工性能都受到了限制。
因此，本研究旨在通过改性水镁石微粉的表面，使其具有更好的分散性和溶解性，并能够在聚丙烯中有效地阻燃。
2.实验步骤
2.1水镁石微粉表面改性
在该实验中，硅烷偶联剂包覆法被用于改性水镁石微粉的表面。将水镁石微粉和氯丙烯三甲基硅烷按照3:1的比例混合，并在300°C下反应2小时。然后，通过离心洗涤、真空干燥等多个步骤，制备出改性水镁石微粉。
2.2阻燃聚丙烯样品的制备
在该实验中，采用了基于熔融混合的方法制备阻燃聚丙烯样品。具体操作步骤如下：
将聚丙烯料加到熔体混合机中，并加入改性水镁石微粉。
在混合机中混合30分钟，温度设置为200°C。然后将混合物取出，压制成样品。
控制混合物中改性水镁石微粉的质量分数，制备出不同阻燃性能的聚丙烯样品。
3.实验结果分析
3.1改性水镁石微粉的表征
通过扫描电镜（SEM）观察改性水镁石微粉的表面形貌，发现改性后微粉表面出现了许多均匀的小颗粒（图1）。这些小颗粒使得微粉之间的静电作用力减小，从而提高了微粉的分散性。同时，通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和热重分析（TG）的测试，证明了硅烷偶联剂成功地包覆在微粉表面。
图1SEM观察改性水镁石微粉的表面形貌
3.2聚丙烯样品的性能测试
通过限氧指数（LOI）测试，发现在改性水镁石微粉的含量为10%时，聚丙烯样品的LOI值达到了27.9%。相比于没有添加改性水镁石微粉的聚丙烯样品（LOI值为18.1%），其阻燃性能得到了明显提升。同时，通过扫描电镜（SEM）观察聚丙烯样品的表面形貌，发现改性水镁石微粉与聚丙烯相互作用紧密，且微粉分散均匀（图2）。
图2SEM观察改性水镁石微粉与聚丙烯相互作用的形貌
4.结论
本研究采用硅烷偶联剂包覆法改性水镁石微粉，成功地提高了其分散性和溶解性，并能够在聚丙烯中有效地阻燃。此外，该方法简单、经济，适合大规模制备。因此，可以预见改性水镁石微粉在阻燃材料中的应用前景广阔。