新型大分子成炭發(fā)泡劑的合成及其阻燃聚丙烯的應(yīng)用研究.pdf

1、聚丙烯(PP)以其優(yōu)異的物理力學(xué)性能和電絕緣性，耐化學(xué)腐蝕，易加工，成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于交通、建筑、化工、電器電子和汽車制造等領(lǐng)域。但PP材料易燃燒，限制了其在一些領(lǐng)域使用，因此賦予PP材料阻燃功能具有重要意義。
　　膨脹阻燃劑(IFR)，尤其是三嗪系IFR對PP材料具有很好的阻燃作用，但在研究和使用過程中存在耐水性差、分散性不好等問題。本論文通過分子設(shè)計(jì)，合成了兩種新型的三嗪系成炭發(fā)泡劑，分別與聚磷酸銨(APP)和二氧化硅

2、(SiO2)復(fù)配成IFR用于PP阻燃，并研究了阻燃PP材料的性能。
　　首先以三聚氯氰、乙醇胺和哌嗪為原料合成了N-羥乙基三嗪-哌嗪共聚物(HETPC)，通過傅里葉紅外分析(FTIR)，元素分析和碳核磁分析(13C NMR)對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征和確認(rèn)。溶解性測試表明，合成的HETPC在常用的有機(jī)溶劑中不溶，具有良好的耐溶劑性。熱重分析(TGA)測試表明，HETPC的起始熱分解溫度為330℃，在700℃的殘?zhí)苛窟_(dá)到了26.7％，表

3、明該成炭劑具有良好的熱穩(wěn)定性和成炭能力。將HETPC、APP和SiO2復(fù)配成IFR1加入到PP中，制備得到阻燃PP材料，當(dāng)阻燃劑的添加量為18wt％時(shí)，1.6mm厚材料通過UL-94Ⅴ-0級，極限氧指數(shù)(LOI)值達(dá)到了31.3％，表明該阻燃體系對PP材料具有很好的阻燃效率。力學(xué)性能測試表明，阻燃劑的加入對材料的力學(xué)性能影響較小。錐形量熱(CONE)測試表明，IFR1的加入使得材料的燃燒參數(shù)，如:HRR、THR、SPR和TSP均有大幅度

4、的降低，燃燒后炭殘余量得到了明顯提高。通過CONE測試后的炭層形貌掃描電鏡(SEM)照片發(fā)現(xiàn)，IFR1的加入使得材料在燃燒后形成了連續(xù)致密的炭層，提高了材料的阻燃性能。
　　為進(jìn)一步提高阻燃PP材料的耐水性，本論文設(shè)計(jì)合成了另一種新型成炭劑N-甲基三嗪-乙二胺共聚物(MTEC)，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，MTEC同樣具有良好的耐溶劑性。通過接觸角測試研究了MTEC的潤濕性能，結(jié)果表明，MTEC的準(zhǔn)接觸角達(dá)到了117°，表現(xiàn)了很好的疏水

5、性能。TGA測試表明，MTEC的起始熱分解溫度為315℃，在700℃的成炭量為26.1％，表明該化合物具有良好的熱穩(wěn)定性和成炭能力。將合成的MTEC與APP及SiO2復(fù)配成IFR2加入到PP材料中，當(dāng)阻燃劑的添加量為22wt％時(shí)，1.6mm厚樣條通過UL-94Ⅴ-0級，LOI值達(dá)到了29.6％，同時(shí)阻燃劑的加入對材料的力學(xué)性能影響較小。阻燃PP材料在70℃水中浸泡168h的耐水測試后，1.6及3.2mm厚樣條的質(zhì)量損失率分別為0.62％