水鋁英石阻燃聚丙烯復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚丙烯（PP）是目前使用量最大的三大通用塑料之一，其廣泛應(yīng)用于建筑、電器等方面。PP主鏈為簡單的C-H結(jié)構(gòu)，基體中不存在阻燃元素，非常容易燃燒，極限氧指數(shù)（LOI）僅為18％，且燃燒時(shí)伴有大量的可燃熔滴和有毒煙霧產(chǎn)生，增加了火災(zāi)危險(xiǎn)性，極大的限制了它的應(yīng)用，因此，PP阻燃性能的研究十分迫切，協(xié)效阻燃和納米阻燃具有阻燃效率高的特點(diǎn)，因此協(xié)效阻燃和納米阻燃已經(jīng)成為PP阻燃研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。本文把水鋁英石作為協(xié)效劑和阻燃劑對(duì)聚丙烯阻燃性能的

2、影響進(jìn)行了研究。
　?。?）以水熱合成法合成了水鋁英石（ALL），通過X射線衍射（XRD）和傅立葉紅外光譜（FT-IR）表征了目標(biāo)產(chǎn)物水鋁英石的結(jié)構(gòu)。將ALL與傳統(tǒng)膨脹型阻燃劑IFR復(fù)配，采用熔融共混法制備了PP/IFR/ALL復(fù)合材料。通過極限氧指數(shù)（LOI）、垂直燃燒（UL-94）、錐形量熱測(cè)試（CONE）和熱重分析(TGA)分析了PP/IFR/ALL復(fù)合材料的阻燃性能和熱穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明水鋁英石的加入可以提高PP的極限氧

3、指數(shù)（LOI）和垂直燃燒（UL-94）級(jí)別；錐形量熱（CONE）測(cè)試表明，PP/IFR/ALL復(fù)合材料的熱釋放速率（HRR）、最大熱釋放速率（PHRR）和質(zhì)量損失速率（MLR）均明顯的低于PP/IFR體系和純PP。熱重分析（TG）結(jié)果表明，2wt%的水鋁英石的加入可以提高PP的熱穩(wěn)定性和高溫下的殘?zhí)苛浚啾扔赑P/IFR殘?zhí)苛刻岣吡舜蠹s7%。通過極限氧指數(shù)（LOI）和錐形量熱（CONE）測(cè)試后的數(shù)碼照片以及錐形量熱（CONE）測(cè)試后殘?zhí)?/p>

4、的掃描電鏡（SEM）照片都可以看出，水鋁英石的加入可以促進(jìn)較均勻和致密的膨脹炭層的形成。以上結(jié)果表明，添加一定量的水鋁英石可以有效的與膨脹型阻燃劑IFR協(xié)同阻燃聚丙烯。力學(xué)性能和耐水性能測(cè)試表明，水鋁英石的加入還可以提高PP/IFR復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和耐水性能。
　?。?）利用本課題組前期合成的一種三嗪成炭劑（PTPA）與聚磷酸銨（APP）按一定比例復(fù)配成新型膨脹阻燃劑（nIFR）與水鋁英石協(xié)同阻燃PP。當(dāng)向含有20wt

5、%nIFR的PP/nIFR體系中添加少量（2wt%）水鋁英石時(shí)，體系的阻燃性能顯著提高，PP/nIFR的極限氧指數(shù)（LOI）達(dá)到33，熱釋放速率（HRR）下降明顯。為了了解產(chǎn)生這種阻燃效果的成因，對(duì)PP、PP/nIFR和PP/nIFR/ALL體系進(jìn)行了熱重分析，并通過掃描電鏡對(duì)殘?zhí)康男蚊策M(jìn)行了表征。結(jié)果表明，水鋁英石可以提高PP/nIFR的熱穩(wěn)定性，促進(jìn)連續(xù)且更加致密的炭層的形成。同時(shí)，水鋁英石的加入使力學(xué)性能也有了一定的提高。

6、　?。?）合成了對(duì)螺環(huán)磷酸酯二酰氯（SPDPC），并將其與水鋁英石反應(yīng)合成水鋁英石接枝對(duì)螺環(huán)磷酸酯二酰氯（ALL-g-SPDPC），并通過傅立葉紅外光譜表征了其結(jié)構(gòu)。采用熔融共混法制備了PP/ALL和PP/ALL-g-SPDPC復(fù)合材料。通過極限氧指數(shù)（LOI）、垂直燃燒等級(jí)(UL-94)、錐形量熱（CONE）和熱重分析（TGA）對(duì)其阻燃性能和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不論是ALL還是ALL-g-SPDPC都可以提高PP的阻燃性