納米填料-膨脹型阻燃劑復(fù)配阻燃聚丙烯研究.pdf

1、聚丙烯(PP)是全球產(chǎn)量最大的樹脂之一，被廣泛用于建材、汽車、電子/電器等方面。然而，其易燃性(氧指數(shù)值，17～18％)及燃燒時產(chǎn)生的熔滴極易引發(fā)火災(zāi)并導(dǎo)致火勢迅速蔓延，這對PP的廣泛應(yīng)用造成極大限制。因此，開展聚丙烯阻燃研究尤為必要和重要。在兼顧環(huán)境友好及阻燃效率的基礎(chǔ)上，膨脹型阻燃劑(IFR)在阻燃領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。盡管如此，阻燃劑與聚合物間較差的相容性使阻燃聚合物力學(xué)性能有所劣化。因此，新型的膨脹納米協(xié)同阻燃體系已經(jīng)成為當(dāng)今阻燃研

2、究的主導(dǎo)。本文基于聚丙烯的燃燒機(jī)理，討論了不同納米材料對膨脹阻燃聚丙烯復(fù)合材料阻燃性能的影響。
　　 通過熔融共混法制備聚丙烯/膨脹型阻燃劑/有機(jī)化蒙脫土(PP/IFR/OMMT)三元復(fù)合體系并對材料的阻燃性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)OMMT在材料中呈剝離分散；當(dāng)向PP/IFR中引入OMMT時，材料的熱穩(wěn)定性及殘?zhí)烤@著提高；與PP/IFR相比，一方面OMMT使材料的LOI明顯提高；另一方面，錐型量熱結(jié)果表明OMMT明顯優(yōu)化了材料的阻燃性

3、能，這不僅表現(xiàn)在第一熱釋放速率峰值(PHRR1)的降低，而且PHRR2也得以延遲。此外，與PP/IFR平整殘?zhí)啃蚊膊煌?，因碳顆粒在黏土片層的沉積，PP/IFR/OMMT材料殘?zhí)砍尸F(xiàn)褶皺形貌。該炭層有利于復(fù)合材料熱穩(wěn)定性以及阻燃性能的增強(qiáng)。
　　 通過熔融共混法制備聚丙烯/膨脹型阻燃劑/有機(jī)化層狀雙金屬氫氧化物(PPHFR/SDS-LDH)復(fù)合材料，在研究該材料熱性能及燃燒行為的基礎(chǔ)上與PP/IFR/OMMT體系進(jìn)行了比較。結(jié)果表

4、明，OMMT在基體中呈部分剝離分散，LDH以插層/團(tuán)聚狀態(tài)為主。由于OMMT與LDH熱降解行為的差別，其對阻燃材料熱穩(wěn)定性及阻燃性能的影響分別在前期及中后期起作用。燃燒行為方面，OMMT不僅使膨脹阻燃材料的殘?zhí)苛吭黾?，而且在熔體表面形成致密完整的褶皺形貌炭層；相對于LDH，其對底部材料與燃燒區(qū)之間熱質(zhì)傳遞起到更為有效的阻隔作用。因此，PP/IFR/OMMT復(fù)合材料表現(xiàn)出更為優(yōu)異的阻燃性能。
　　 以碳納米管(CNTs)、OMMT

5、、LDH及聚倍半硅氧烷(POSS)與IFR復(fù)配阻燃PP，其中納米填料在復(fù)合材料中均呈較均勻的分散；POSS較低溫度時的揮發(fā)以及高溫時向硅化物的轉(zhuǎn)變使其對材料熱穩(wěn)定性的影響分兩個階段，即在低溫時的熱穩(wěn)定作用不明顯甚至有所劣化，高溫時則能夠賦予材料優(yōu)異的熱穩(wěn)定性；此外，除CNTs高溫時可能引起材料熱穩(wěn)定性劣化之外，其他納米顆粒對材料熱穩(wěn)定性的優(yōu)化作用隨溫度的提高愈加明顯；其中，OMMT對材料阻燃性能的提高更為有效。阻燃性能方面，CNTs的存