新型磷氮阻燃劑SPDC的合成及應用.pdf

1、聚丙烯(PP)是重要的通用塑料,具有良好的化學穩(wěn)定性和電絕緣性,廣泛的應用于汽車工業(yè)、電子電器、通訊設備、醫(yī)療器械、化工設備、包裝制品等領域。但是純PP是一種極易燃燒的物質(zhì),而且燃燒之后基本上沒有炭殘留,因此需要對PP進行阻燃以提高其阻火性,在最近30年,對PP的阻燃研究取得了很大的發(fā)展。傳統(tǒng)上對PP進行阻燃是用含鹵阻燃劑與三氧化銻(協(xié)效劑)復合作為阻燃劑來阻燃。但由于一些阻燃劑燃燒時產(chǎn)生有毒氣體和腐蝕性煙霧,考慮到人們的生命安全和環(huán)境

2、問題,其使用具有很大的限制性?，F(xiàn)在,由于無鹵化合物具有環(huán)境友好的性質(zhì),所以其成為了非常有發(fā)展?jié)撡|(zhì)的阻燃劑。金屬氫氧化物和氧化物就是許多使用在PP中的無鹵阻燃劑的一類,但為了達到比較滿意的阻燃效果,其高的添加量嚴重的破壞了聚合物材料的力學性能。最近幾年,膨脹阻燃體系和阻燃機理的研究有很大的發(fā)展,像燃燒時產(chǎn)生非常少的有毒氣體、低煙量和抗熔滴性能等,作為新一代的阻燃劑而眾所周知,因此膨脹阻燃劑確定了阻燃劑的發(fā)展趨勢。一種膨脹阻燃劑一般含有三個

3、組分:有機酸源(如聚磷酸銨),碳源(如季戊四醇),氣源(如蜜胺),一種傳統(tǒng)典型的膨脹阻燃體系是聚磷酸銨(酸源),季戊四醇(碳源),蜜胺(氣源)的混合物,然而,這種傳統(tǒng)的阻燃劑對聚合物阻燃有一些缺點,像熱穩(wěn)定性比含溴阻燃劑低等缺點。
　　 本文合成了一種新型的膨脹阻燃劑用于阻燃PP,得到比較好的效果,希望能對阻燃聚丙烯的發(fā)展提供更多的信息。
　　 用季戊四醇和三氯氧磷反應生成螺環(huán)磷酰二氯,再用螺環(huán)磷酰二氯作為中間體和雙氰胺

4、約1:2摩爾比反應,用丙酮作溶劑,三乙胺作催化劑和縛酸劑,回流約8-10h經(jīng)過抽濾、洗滌、烘干,得到螺環(huán)磷酰雙氰胺酯(SPDC),為白色粉末,熔點為218℃.220℃,產(chǎn)率為90％左右。對其進行紅外、氫核磁、磷核磁、元素等分析。
　　 對于用SPDC單組分阻燃PP的研究,我們做了極限氧指數(shù)(LOI)、熱重分析(TGA)、錐形量熱儀測試(CONE),另外,在我們的工作中也研究了其力學性能。結果表明樣品氧指數(shù)隨著阻燃劑添加量的增加而

5、提高,當添加量為30％時材料顯示出優(yōu)異的阻燃性和抗熔滴性,LOI值達到32.5,阻燃級別能達到V-0級。在錐形量熱儀測試中,PP-IFR(30％)的熱釋放速率(HRR)、總熱釋放(THR)、一氧化碳產(chǎn)生量(COP)、煙釋放速率(SPR)、總煙釋放量(TSP)和質(zhì)量損失速率(MLR)相對于純PP來說明顯的降低了。對樣品斷裂面和PP-IFR(30％)降解之后的炭殘留的微觀形態(tài)學進行了電鏡掃描光譜(SEM)分析,能夠發(fā)現(xiàn)SPDC與PP有較好的

6、相容性并有致密緊湊的膨脹炭層形成。TGA試驗的數(shù)據(jù)顯示出SPDC能提高PP的熱穩(wěn)定性和有效地提高PP的成炭率。力學性能測試顯示SPDC對PP的影響不是很大。
　　 為了降低成本,同時迎合綠色環(huán)保的理念,減少有害成分的釋放,論文在阻燃劑總添加量為30％的前提下,對SPDC和APP復配阻燃PP進行了研究。結果表明這種復合后的阻燃劑的兩種主要組分以適當?shù)谋壤龔团?能表現(xiàn)出對PP優(yōu)異的阻燃性和抗熔滴性。最佳的阻燃配方是SPDC:APP=