文档介绍：产品设计报告
题目:无卤阻燃聚乳酸的制备及性能测试
《无卤阻燃聚乳酸的制备及性能测试》任务书
一、产品设计的性质、任务与目的
本课程是高分子材料与工程专业的一门实用性很强的专业课程。学生在学完高分子化学、材料添加剂化学及高分子材料成型加工课程后,综合运用所学相关知识,进行初步的产品设计。
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①撰写简要设计说明书;
②绘制具体反应工艺流程图;
③说明助剂选择原因,助剂结构及基本物性,工艺具体参数及数据来源,产物各方面性能测试表征,具体评判依据。
①学习聚合物熔融共混工艺,了解螺杆挤出机基本操作,掌握测试塑料阻燃性能的基本操作,掌握测定热塑性聚合物熔体流动速度的方法;
②掌握检索文献的方法;
③通过阅读文献,了解并掌握无卤阻燃聚乳酸的制备及性能测试,并能完成无卤阻燃聚乳酸的制备与性能测试报告;
④通过产品设计使学生掌握应具备的基本高分子材料产品设计技能。
二、产品设计的主要内容
1、完成原料、加工工艺等的选择和优化;
2、说明助剂选择原因,助剂结构及基本物性,具体投料比,生产工艺条件、产物各方面性能测试表征,具体评判依据;
3、说明该材料具体可以制备什么产品,需附具体加工设备;
4、画出具体反应工艺流程图。
目录
绪论
制备方法及设计优点
助剂选择及工艺参数
实验仪器与设备
性能测试
1、氧指数
2、扫描电镜照片
3、差热分析
4、力学性能测试
5、韧性测试
6、热稳定性
7、降解性
8、红外光谱分析
材料成型方法
产品用途
展望
参考文献
一、绪论
聚乳酸(PLA)是由乳酸合成的无毒、可完全生物降解的聚合物,具有良好的生物相容性和可降解性,已被应用于生物医药方面,也被普遍认为是传统石油类原料的潜在替代品。但是,PLA耐热性能差,容易燃烧,并伴有熔滴现象,玻璃化转变温度较高(约55~65℃),在常温下呈现硬而脆的性质,从而严重限制了它的应用。欲将PLA应用于电子电器、汽车、家电等产品的零部件及生物医药方面,必须对其进行阻燃改性和增韧处理。
二、制备方法及设计优点
1、制备方法
先将阻燃剂进行表面改性,再将改性后的阻燃剂、聚乳酸、其它助剂共混挤出得到产品。
具体步骤如下:
(1)将聚乳酸、阻燃剂分别在30~120℃下真空干燥1~24小时,以除去水分;
(2)将步骤(1)得到的处理后的阻燃剂与阻燃助剂、抗氧剂按照重量比在干燥的容器内进行搅拌,使其混合均匀,得到阻燃混合物;其各组分的重量百分比为:
阻燃剂 69~%
阻燃助剂 ~30wt%
抗氧剂 1~10wt%
其总重量满足100%;
(3)将步骤(1)得到的处理后的聚乳酸、步骤(2)得到的阻燃混合物、偶联剂、
增韧剂按重量比加入到干燥的容器内,混合均匀,然后熔融共混;采用双螺杆挤出机得到所需产品;其中各组成的重量百分比为:
聚乳酸 ~95wt%
阻燃混合物 2~20wt%
增韧剂 2~30wt%
其余为偶联剂,其总重量满足100%;
采用的双螺杆挤出机,挤出机中熔融挤出、造粒,挤出机机筒各段温度依次为160、175、180、180、180、180、175℃,螺杆转速为60 r/min,喂料速率为3 kg/h,物料挤出后经冷却、切粒、干燥得到阻燃改性聚乳酸。
2、该设计的优点在于:
(1)选用环境友好的无卤阻燃剂与聚乳酸进行复合,所得的制品完全满足环保的要求。
(2)选用无卤阻燃剂与聚乳酸进行复合,所得的制品具有良好的阻燃性能,制品满足UL 94 VO或UL94 V1级标准,可应用于航空、汽车、电子等对阻燃性能要求苛刻的领域。
(3)制备方法简单有效、工艺条件温和,适用于工业化生产。
(4)可以根据产品的要求调节阻燃剂的用量、配方,控制生产成本;
三、助剂选择及工艺参数
(1)聚乳酸
重均分子量为,由乳酸合成的无毒、可完全生物降解的聚合物,具有良好的生物相容性和可降解性。但是,PLA耐热性能差,容易燃烧,并伴有熔滴现象,玻璃化转变温度较高(约55~65℃),在常温下呈现硬而脆的性质。
(2)阻燃剂
有机磷系阻燃剂9, 10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)具有抗氧化性、无烟、无毒和优良的耐水性,已用于聚酯及环氧树脂阻燃。同时DO-PO又是新型反应型阻燃剂中间体,能与苯醌反应合成衍生物10-(2, 5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO-HQ)。DOPO-HQ具有高效的阻燃性,无烟、无毒,由于磷-碳键存在,化学稳定性好,耐水,能永久阻燃且不迁移,在提高