反應(yīng)性膨脹型阻燃劑的制備及阻燃HDPE的研究.pdf

1、高密度聚乙烯(HDPE)是一種大品種通用塑料,由于其良好的綜合性能,被廣泛用于生產(chǎn)生活的很多方面。但是由于其氧指數(shù)低,易燃,燃燒速度快且產(chǎn)生大量的熔滴,從而帶來(lái)較大的火災(zāi)隱患,因此,對(duì)HDPE阻燃的研究顯得格外重要。隨著目前阻燃領(lǐng)域綠色環(huán)保的呼聲日益高漲,傳統(tǒng)的鹵系阻燃劑被許多國(guó)家禁止使用,開(kāi)發(fā)環(huán)保的無(wú)鹵阻燃高密度聚乙烯具有重要意義。
　　 膨脹型阻燃劑(IFR)具有無(wú)毒,無(wú)熔滴,發(fā)煙少等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注,近年來(lái)膨脹型阻燃劑在

2、阻燃領(lǐng)域的應(yīng)用取得了明顯的效果,特別是用于聚烯烴阻燃。但是其也存在與基體相容性差,易吸濕,往往導(dǎo)致聚烯烴基復(fù)合材料力學(xué)性能明顯下降等問(wèn)題。針對(duì)膨脹型阻燃體系存在問(wèn)題,本工作先從分子設(shè)計(jì)出發(fā),設(shè)計(jì)一種集炭源,酸源和氣源于一體的大分子阻燃劑為基體,使其帶上可以和HDPE反應(yīng)的雙鍵官能團(tuán),使阻燃劑能鍵接在HDPE大分子上,從而改善阻燃劑分子和HDPE的相容性;為了進(jìn)一步增強(qiáng)rIFR和HDPE的界面結(jié)合,再采用硅氧烷偶聯(lián)劑對(duì)rIFR進(jìn)行表面改性

3、。將rIFR與HDPE進(jìn)行熱機(jī)械反應(yīng)性共混,在熔融擠出的過(guò)程中使rIFR和HDPE發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成結(jié)合力強(qiáng)的適度柔性界面,制備出具有良好阻燃效果且力學(xué)性能較良的HDPE基復(fù)合材料。對(duì)rIFR的合成工藝、化學(xué)結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和HDPE/rIFR復(fù)合材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、阻燃性能、力學(xué)性能、熔體流動(dòng)性、阻燃機(jī)理等進(jìn)行了研究。得到以下主要結(jié)果和結(jié)論:
　　 (1)磷酸和季戊四醇按照摩爾比為2.5:1,得到中間體PEDP;PEDP與

4、三聚氰胺(MA)、丙烯酰胺改性三聚氰胺-脲醛樹(shù)脂(MUF-AM)的摩爾比為1/1/1時(shí),制備得到的反應(yīng)性膨脹型阻燃劑rIFR的收率達(dá)到56.5％,殘?zhí)柯蕿?7.52％。
　　 (2)rIFR起始分解溫度為220℃,其分解溫度區(qū)間也覆蓋了HDPE熱分解溫度范圍,與HDPE的加工及熱降解溫度相匹配。
　　 (3)rIFR和HDPE基體形成了化學(xué)鍵連接,改善了兩相的相容性。
　　 (4)隨著rIFR含量的增加,HDPE

5、/rIFR復(fù)合材料的極限氧指數(shù)LOI逐漸提高,水平燃燒速度逐漸降低,當(dāng)rIFR由0wt％增加到30wt％,LOI由18.5％提高到24.5％,水平燃燒速率由33.6mm/min降低到21mm/min對(duì)rIFR進(jìn)行表面處理使復(fù)合材料的阻燃性能稍有降低,而偶聯(lián)劑用量對(duì)阻燃性能影響不大。
　　 (5)隨著rIFR含量的增加,HDPE/rIFR復(fù)合材料的拉伸屈服應(yīng)力(TYS)基本不變,彎曲彈性模量(FM)逐漸提高,懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度(N

6、IIS)逐漸降低,當(dāng)rIFR含量為30wt％時(shí),復(fù)合材料FM提高到純HDPE的1.40倍,TYS和NIIS分別為原料HDPE的104％,71％;采用硅氧烷偶聯(lián)劑對(duì)rIFR進(jìn)行表面改性后,復(fù)合材料的NIIS隨著偶聯(lián)劑用量的增加先增加然后基本保持不變,而TYS和FM變化不大,當(dāng)偶聯(lián)劑用量為rIFR的2.5wt％時(shí),復(fù)合材料NIIS、TYS和FM分別為原料HDPE的95％,104％和140％。
　　 (6)HDPE/rIFR在燃燒時(shí)能