新型膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚丙烯(PP)質(zhì)輕、耐腐蝕、易加工等優(yōu)良特性，是一種在日常生活生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用的聚合物之一。然而由于其易燃的特性限制了PP的應(yīng)用領(lǐng)域。本論文通過對大量文獻的調(diào)研，對PP膨脹阻燃技術(shù)的研究進展進行綜述。為了解決現(xiàn)有膨脹阻燃劑普遍存在的耐水性差等問題，利用硅凝膠包裹聚磷酸銨(Si-MCAPP)與新型大分子成炭劑(CFA)相結(jié)合技術(shù)，通過熔融共混法與PP制備新型耐水膨脹阻燃PP復(fù)合材料。基于熱分析技術(shù)，采用非等溫反應(yīng)動力學(xué)方法計算復(fù)合材料的表

2、觀活化能，從動力學(xué)的角度研究新型膨脹阻燃PP復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能和阻燃性能之間的關(guān)系。為了進一步提高新型膨脹阻燃PP復(fù)合材料的阻燃性能，采用水熱合成法制備多孔磷酸鎳(VSB-1)，研究其與新型膨脹阻燃體系在PP基體中的協(xié)效阻燃作用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用Si-MCAPP與CFA相結(jié)合技術(shù)制備新型膨脹阻燃PP復(fù)合材料。通過熱失重分析、極限氧指數(shù)(LOI)、垂直燃燒測試(UL-94)、錐形量熱儀測試以及耐水性試驗等測試手段研

3、究PP復(fù)合材料的阻燃性能、熱穩(wěn)定性能以及耐水性能等。研究結(jié)果表明:CFA與Si-MCAPP以適當(dāng)比例復(fù)配后，材料燃燒過程中形成致密膨脹炭層，使材料的阻燃性能顯著提高。當(dāng)CFA/Si-MCAPP=1∶3時，復(fù)合材料的LOI值能達到40.0％，并通過UL-94 V-0級，其熱釋放速率峰值(pHRR)和總熱釋放量相比純PP下降了86.2％和69.3％。同時，材料具有優(yōu)異的耐水性，在70℃熱水中浸泡168h后仍能通過UL94 V-0級。⑵采用K

4、issinger、 Flynne-Walle-Ozawa和Coatse-Red fern三種反應(yīng)動力學(xué)方法計算新型膨脹阻燃PP復(fù)合材料的表觀活化能，從動力學(xué)的角度研究膨脹阻燃PP復(fù)合材料熱穩(wěn)定性能和阻燃性能之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明:三種非等溫動力學(xué)模型求得的PP、 PP/CFA/APP(CFA/APP=1∶2)、 PP/CFA/Si-MCAPP(CFA/Si-MCAPP=1∶2)和PP/CFA/Si-MCAPP(CFA/Si-MCAPP

5、=1∶3)的表觀活化能值均依次增大，與熱穩(wěn)定性能和阻燃性能順序相一致。⑶通過水熱合成方法制備了VSB-1，研究其與新型膨脹阻燃體系在PP基體中的協(xié)效阻燃作用。研究結(jié)果說明VSB-1與膨脹阻燃體系之間具有協(xié)同阻燃作用。適量的VSB-1可以顯著提高復(fù)合材料的阻燃性能、熱穩(wěn)定性能，使膨脹炭層更加致密。此外，對新型膨脹阻燃PP復(fù)合材料進行了產(chǎn)煙毒性試驗，研究了復(fù)合材料在燃燒過程中的煙氣毒性，得到了復(fù)合材料的煙氣全不至死濃度，為制備環(huán)境友好型膨脹