三嗪類超支化聚脲成炭劑的制備及在聚丙烯中的應(yīng)用.pdf

1、聚丙烯（PP）廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，包括建筑材料、封裝材料及生活用品等，由于PP特別容易燃燒，且燃燒的時候有火焰滴落，因此會使得火勢擴(kuò)大造成救援困難，這就使得它在一些領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。所以對PP的阻燃性能進(jìn)行改善是研究者們的關(guān)注點(diǎn)。
　　隨著人們對生存環(huán)境質(zhì)量需求的提高，低煙、低毒的膨脹型阻燃體系（IFR）正在逐漸取代含鹵素阻燃體系。IFR一般包括酸源、碳源和氣源，雖然酸源在整個阻燃體系中起到了關(guān)鍵性作用，但是碳源在阻燃體系中的

2、作用亦十分重要。傳統(tǒng)成炭劑大多是小分子結(jié)構(gòu)，具有易遷移到基體表面、與基體之間的相容性差，易吸潮等缺點(diǎn)。因此，為了改善小分子成炭劑的缺點(diǎn)，本文通過一步法合成了一種具有大分子結(jié)構(gòu)的成炭劑。
　　三聚氰胺（MEL）含有大量的N元素，4,4`-二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）中含C元素高，所以本文以MEL與MDI為原料在N，N-二甲基甲酰胺（DMF）溶劑中反應(yīng)得到了三嗪類超支化聚脲成炭劑（MM）。
　　用X射線衍射（XRD）、傅里葉紅

3、外光譜分析（FTIR）、核磁共振氫譜分析（1H NMR）對新型成炭劑MM的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析表征；用熱重分析儀（TGA）和水接觸角測試儀（WCA）對MM的熱穩(wěn)定性和親疏水性進(jìn)行了測試；用極限氧指數(shù)儀（LOI）和垂直燃燒測試儀（UL-94）及錐形量熱測試儀（CONE）對PP/APP/MM復(fù)合材料的阻燃性能進(jìn)行了測試；通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）和傅里葉紅外光譜分析（FTIR）對CONE測試后炭層的微觀形貌和化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。<

4、br>　　結(jié)果表明：三嗪類超支化聚脲成炭劑MM的接觸角達(dá)到了90℃，具有良好的疏水性；其初始分解溫度能夠達(dá)到250℃，符合聚丙烯的加工要求，避免了復(fù)合材料在加工過程中因其發(fā)生降解而降低其在成品中的阻燃性；當(dāng)溫度達(dá)到800℃時，MM的殘存量達(dá)到40 wt％，有利于提高M(jìn)M在PP中的成炭效果。
　　當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30 wt%的APP/MM（3:1）時，PP復(fù)合材料的LOI從純PP的18.0%升高到29.5%，并且通過了UL-94 V

5、-0級別，燃燒過程中無熔滴滴落；PP復(fù)合材料的熱釋放速率峰值（PHRR）降到223 kW/m2，總的熱釋放量（THR）降低到66 MJ/m2；燃燒后的炭層具有致密、連續(xù)的微觀結(jié)構(gòu)，能夠阻隔氧氣和可燃?xì)怏w的傳輸，防止了火焰的進(jìn)一步蔓延，因此PP復(fù)合材料具有良好的阻燃性；在燃燒的過程中，APP與MM發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)，生成了P-O-C和P-N結(jié)構(gòu)，在燃燒過程中苯環(huán)、三嗪環(huán)和磷酸均有利于炭層的形成，從而抑制了材料的進(jìn)一步燃燒；PP/APP/MM復(fù)