基于聚磷酸銨的膨脹型阻燃聚丙烯的制備與性能.pdf

1、聚丙烯（PP）因其原料來源豐富，價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝簡單，綜合力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。然而聚丙烯極易燃燒，其極限氧指數(shù)僅為17~18％，成炭率極低，燃燒速率快且釋放熱量大，同時(shí)伴隨大量熔滴，這些缺點(diǎn)極大地限制了其應(yīng)用范圍。因此，開發(fā)阻燃性能優(yōu)異的聚丙烯產(chǎn)品具有十分重要的實(shí)際意義。為此，本文采用熔融共混法制備了三種阻燃效果優(yōu)良的聚丙烯復(fù)合材料，并對(duì)其綜合性能和相關(guān)作用機(jī)理進(jìn)行深入研究。
　　一、將聚磷酸銨（APP）、環(huán)氧樹

2、脂包覆聚磷酸銨（EP-APP）、硅烷包覆聚磷酸銨（Si-APP）三種酸源與季戊四醇（PER）復(fù)配，制備了膨脹型阻燃聚丙烯（FR-PP）復(fù)合材料。研究表明：IFR的加入能有效抑制聚丙烯的燃燒，其中Si-APP與PER復(fù)配阻燃聚丙烯效果最好。囊材聚硅氧烷能有效改善APP的阻燃效果，當(dāng)Si-APP與PER質(zhì)量比為3:1，總用量20 wt%時(shí)，阻燃聚丙烯極限氧指數(shù)達(dá)到30.2%，垂直燃燒等級(jí)通過UL94 V-0級(jí)。此外，協(xié)效劑SiO2和ZnB均

3、可以有效提高PP/Si-APP體系的阻燃效率，二者均有促進(jìn)阻燃聚丙烯體系的成炭，同時(shí)提高聚丙烯在高溫下熱穩(wěn)定性的作用，其中SiO2協(xié)效作用更好。
　　二、將聚丙烯、磷-氮復(fù)配膨脹型阻燃劑SR201A和有機(jī)改性蒙脫土（OMMT）通過雙螺桿熔融擠出的方法制得了阻燃聚丙烯復(fù)合材料，并考察阻燃體系添加量以及阻燃組分配比對(duì)復(fù)合材料阻燃性能的影響。研究表明：阻燃劑 SR201A和 OMMT具有較好的協(xié)同阻燃作用，當(dāng)SR201A和OMMT復(fù)配，

4、添加量分別為20 wt%和5 wt%時(shí)，阻燃樣品的阻燃效果最優(yōu)達(dá)UL94V-0級(jí)，LOI達(dá)到36.8%。這主要?dú)w因于OMMT在燃燒過程中能夠逐漸遷移并沉積在材料表面，與SR201A分解形成的炭質(zhì)顆粒結(jié)合，形成更為致密的炭層，進(jìn)而增強(qiáng)阻隔作用，使復(fù)合材料的阻燃性能更加優(yōu)異。
　　三、將磷-氮復(fù)配膨脹型阻燃劑SR201A和市售溴-銻系阻燃母粒M進(jìn)行復(fù)配，制備低溴、高阻燃的聚丙烯復(fù)合材料。研究結(jié)果表明：阻燃劑SR201A和溴-銻系阻燃母

5、粒M有一定的協(xié)同阻燃作用。當(dāng)SR201A和M復(fù)配，添加量分別為16 wt%和4 wt%時(shí)，阻燃體系的阻燃效果最優(yōu)，可使復(fù)合材料垂直燃燒等級(jí)通過UL94V-2級(jí)、LOI達(dá)到31.4%。分析認(rèn)為SR201A/M阻燃體系同時(shí)通過凝聚相中的成炭機(jī)理和氣相中的自由基機(jī)理發(fā)揮阻燃作用。同時(shí)，PP/SR201A/M復(fù)合材料的力學(xué)性能也力學(xué)性能有所改善，當(dāng)阻燃劑總添加量為20 wt%時(shí)，PP/SR201A/M復(fù)合材料較PP/SR201A體系的缺口沖擊強(qiáng)