固相縮聚法合成三聚氰胺聚磷酸鹽及其在EVA中的應(yīng)用研究.pdf

1、乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)作為一種實(shí)用塑料在全球得到快速的應(yīng)用和發(fā)展，其主要產(chǎn)品有絕緣薄膜、日用品、電纜護(hù)套、密封件、醫(yī)療管具、建材和電氣配件等，應(yīng)用非常廣泛。然而EVA聚合物的氧指數(shù)僅為19％左右，屬于易燃材料，燃燒時(shí)發(fā)熱量大并伴隨滴落，而且易產(chǎn)生帶有毒性氣體的黑煙，不僅限制了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用，而且對(duì)人們的財(cái)產(chǎn)、生命安全以及環(huán)境都帶來(lái)潛在危害，因此EVA材料的阻燃研究顯得十分重要。隨著當(dāng)前阻燃領(lǐng)域呼吁綠色環(huán)保的聲音日益高漲，加上相

2、關(guān)阻燃法規(guī)日益嚴(yán)格，關(guān)于無(wú)鹵阻燃EVA的研究不容刻緩。本文針對(duì)當(dāng)前應(yīng)用廣泛的三聚氰胺聚磷酸鹽(MPP)新的固相合成工藝開發(fā)以及其在EVA中的阻燃應(yīng)用進(jìn)行了研究。
　　首先，以“氣源原料”三聚氰胺(MEL)、“酸源原料”磷酸二氫銨(AP)為主要原料，研究MPP的固相縮聚工藝，改變反應(yīng)原料MEL/AP的比例以及固相縮聚條件（反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間），考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、原料配比對(duì)MPP合成的影響，從而優(yōu)化磷-氮類膨脹型阻燃劑MPP的

3、固相合成工藝。采用紅外光譜(FTIR)、X電子能譜(XPS)等手段表征其分子結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)熱失重(TG)分析其熱穩(wěn)定性及成炭能力，發(fā)現(xiàn)其在反應(yīng)溫度為325℃、反應(yīng)時(shí)間為2h、反應(yīng)原料MEL∶AP=1∶2時(shí)縮聚得到的產(chǎn)物中阻燃元素磷的含量最高，在氮?dú)庵袩岱€(wěn)定性良好（起始分解溫度可達(dá)349℃），并且具有比較良好的成炭能力（在650℃殘?zhí)苛繛?8.4wt％）。
　　MPP分子結(jié)構(gòu)中的P-O-P長(zhǎng)鏈熱降解過(guò)程中生成磷酸可作為酸源，三聚氯胺

4、基團(tuán)受熱分解生成NH3等不燃?xì)怏w，可作為氣源。所以還需在阻燃體系中匹配相應(yīng)的炭源，以獲得更有效的阻燃效果。本文選用季戊四醇(PER)作為炭源添加到MPP阻燃EVA體系中，探索其不同用量時(shí)與MPP協(xié)同阻燃EVA的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MPP能夠提高EVA材料的熱穩(wěn)定性，降低材料的熱分解速率，將EVA復(fù)合材料的氧指數(shù)從19.6％提高到23.1％。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)MPP與PER復(fù)合阻燃時(shí)效果更佳，并且當(dāng)MPP與PER的質(zhì)量比為4∶1時(shí)，具有最好的阻

5、燃效果，可將氧指數(shù)提高到24.2％，總熱釋放量從107.1MJ/m2降低到88.2MJ/m2。
　　通過(guò)熔融共混的方法制備EVA/MPP+PER/納米SiO2與EVA/MPP+PER/Al2O3協(xié)效阻燃體系，考察協(xié)效劑不同用量時(shí)對(duì)EVA材料阻燃性能的影響，以期找出較佳的阻燃配方并獲得相應(yīng)的協(xié)效阻燃機(jī)理。結(jié)果表明:納米SiQ或Al2O3都能提高復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，并且殘?zhí)苛坑辛嗣黠@的提高。但是其用量并非是越多越好，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)納米S

6、iO2含量為4wt％時(shí)，復(fù)配阻燃體系的阻燃效果最好，形成的炭層最為致密，可以起到良好的阻隔氧和熱的效果，極限氧指數(shù)可達(dá)到25.7％。進(jìn)一步增加納米SiO2的用量并沒(méi)有增強(qiáng)其阻燃效果，這是由于填料量的增大會(huì)影響炭層的膨脹性及連續(xù)性。Al2O3在EVA復(fù)合材料中也能起到協(xié)效作用，當(dāng)添加量為6wt％時(shí)，可以將EVA復(fù)合材料的氧指數(shù)提高到26.5％，并且大大提高了其在高溫時(shí)的殘?zhí)苛俊Ｈ欢湫纬傻奶繉又旅艹潭炔缓?，無(wú)法起到高效的隔絕氧和熱的作用，