三嗪系成炭-發(fā)泡劑的合成及在聚丙烯中的阻燃機(jī)理研究.pdf

1、聚丙烯(PP)作為產(chǎn)量最大的通用塑料之一，其制品大量應(yīng)用于工業(yè)建設(shè)、汽車工業(yè)、家用電器、電子、包裝及建材家具等行業(yè)。但聚丙烯的氧指數(shù)很低，僅為17～19％，本身屬易燃材料，這極大地限制了PP更廣泛的應(yīng)用。因此，開展聚丙烯阻燃性能的研究，特別是開發(fā)新的膨脹阻燃體系已成為目前聚丙烯阻燃劑研究與應(yīng)用的熱點。
　　本文設(shè)計合成了一種新型三嗪系成炭-發(fā)泡劑(CFA)，并對反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行分析，通過紅外光譜(FTIR)、元素分析(ELA)、固體碳

2、核磁(13C solid NMR)、TGA對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并對其熱穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。TGA測試結(jié)果表明CFA具有很高的熱穩(wěn)定性和成炭性，其中以CFA1最為優(yōu)秀，1％分解溫度為300.2℃，600℃時炭殘余量為48.2％，800℃時炭殘余量為32.2％。
　　通過把CFA與聚磷酸銨(APP)及Zeolite4A復(fù)配，構(gòu)成新型膨脹阻燃劑(IFR)，將其用于聚丙烯阻燃，研究了CFA與APP的比例關(guān)系、不同IFR添加量對聚丙烯阻燃材料

3、的阻燃性能與力學(xué)性能的影響。實驗結(jié)果確定了一種優(yōu)秀的成炭-發(fā)泡劑(CFA1)和阻燃性能比較好的配方:當(dāng)APP/CFA1為4/1時，只需添加18％含有Zeolite4A協(xié)效劑的IFR1，阻燃PP材料可通過垂直燃燒UL-94 V0級，氧指數(shù)為34.3％。
　　采用熱重分析儀(TGA)和錐形量熱儀(CONE)對IFR1/PP和IFR1/PP/Zeolite4A進(jìn)行熱降解和燃燒行為的測試，結(jié)果表明IFR1的加入使聚丙烯的熱降解和燃燒行為發(fā)

4、生變化，使得PP體系的熱釋放速率(HRR)、熱釋放總量(THR)、質(zhì)量損失速率(MLR)、CO的生成速率(COP)以及煙產(chǎn)生速率(SPR)都有較大幅度的下降。研究還顯示Zeolite4A的加入不但能夠催化促進(jìn)體系分解，提高PP-IFR體系最終的成炭量，而且對PP體系的HRR、THR、MLR、COP以及SPR有一定的下降，提高了PP-IFR的阻燃性能。
　　通過掃描電鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜儀（FTIR）、能譜儀(EDS)等分析

5、測試手段，并結(jié)合TGA和CONE的分析結(jié)果，對膨脹阻燃PP體系燃燒后炭層結(jié)構(gòu)和阻燃機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，IFR1/PP和IFR1/PP/Zeolite4A燃燒后都能形成優(yōu)質(zhì)的膨脹炭層，但I(xiàn)FR1/PP/Zeolite4A形成的炭層更致密更穩(wěn)定，而且所形成的炭層屬于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。對炭層的內(nèi)外表層分析表明，它們的炭結(jié)構(gòu)不同，炭層的內(nèi)表層形成早期膨脹炭層，而炭層的外表層主要形成以P-O-C、P-O-P鍵為主的交聯(lián)炭層，這種炭層更加致密、穩(wěn)定。