聚苯乙烯-硅藻土-氯化石蠟復(fù)合阻燃材料的制備及性能研究.pdf

1、聚苯乙烯(PS)是具有不溶于水、透光率高、穩(wěn)定的化學(xué)性與易加工性、價(jià)格低廉等優(yōu)良特性的一類(lèi)用途非常廣泛的通用塑料。被廣泛應(yīng)用于音像制品、室內(nèi)裝飾器件、車(chē)輛船舶零部件、電訊電器零部件及建筑材料等各個(gè)方面。
　　聚苯乙烯是由碳、氫兩種元素構(gòu)成，因此有一個(gè)致命的缺點(diǎn)—易燃性，在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體;同時(shí)熔融滴落現(xiàn)象很明顯，極易造成二次火災(zāi)的發(fā)生。因此聚苯乙烯的阻燃改性是非常必要的。在工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)聚苯乙烯改性所用的阻燃劑屬鹵系阻

2、燃劑最多。鹵系阻燃劑在燃燒過(guò)程中會(huì)釋放致癌物質(zhì)“二噁英”及四氯化碳有害氣體，嚴(yán)重影響到人類(lèi)的身心健康。歐盟已經(jīng)實(shí)施RollS禁令，嚴(yán)格限制多溴二苯醚(PBDE)、多溴聯(lián)苯(PBB)的使用。因此無(wú)毒無(wú)污染價(jià)格低廉的無(wú)機(jī)阻燃劑被更多的工業(yè)與科研機(jī)構(gòu)所重視。不過(guò)多年的研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)機(jī)阻燃劑的阻燃效率低，如若要達(dá)到難燃級(jí)，需要加入量在40％以上。無(wú)機(jī)阻燃劑與高分子材料之間的相容性很差，大量加入勢(shì)必會(huì)影響到聚苯乙烯的力學(xué)性能。
　　如何解決上

3、述鹵系阻燃劑與無(wú)機(jī)阻燃劑的問(wèn)題呢？首先是選用對(duì)環(huán)境污染小的鹵系阻燃劑，并且在不影響其它性能的前提下減少其用量;而對(duì)于無(wú)機(jī)阻燃劑則主要是改善其與高聚物的相容性。本實(shí)驗(yàn)選擇了氯化石蠟（cp-70）與無(wú)機(jī)天然材料硅藻土包覆制備一種復(fù)合阻燃劑，并用此復(fù)合阻燃劑來(lái)對(duì)PS樹(shù)脂進(jìn)行阻燃改性。一方面硅藻土的大量加入可以降低氯系阻燃劑的使用，另一方面氯化石蠟包覆硅藻土改善了硅藻土與聚苯乙烯相容性，并降低了對(duì)力學(xué)性能影響。
　　硅藻土的主要成分是Si

4、O2，其含量在80wt％以上，二氧化硅的導(dǎo)熱系數(shù)很低(0.06W/m*K)，此特性使硅藻土能夠有效阻隔熱量的傳遞，起到阻燃作用，且主要在凝聚相中發(fā)揮作用。氯化石蠟(cp-70)是被歐盟等國(guó)際組織所允許使用的鹵系阻燃劑，在燃燒過(guò)程中不產(chǎn)生四氯化碳及二噁英等有害氣體，而且，其阻燃效率高，價(jià)格低廉容易獲得。氯化石蠟的分解溫度較低，在PS分解之前有不燃性氣體產(chǎn)生，并主要在氣相中發(fā)揮阻燃作用。
　　本研究采用多種檢測(cè)方法對(duì)所制備的復(fù)合阻燃劑

5、進(jìn)行分析，使用多種阻燃性能的檢測(cè)方法(UL-94、極限氧指數(shù)、熱重分析儀)以及掃描電鏡對(duì)改性前后PS阻燃性能進(jìn)行分析;并采用分散性實(shí)驗(yàn)、沖擊/拉伸實(shí)驗(yàn)與掃描電鏡(FESEM)對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，并討論了阻燃和力學(xué)性能的提升機(jī)理。
　　結(jié)果表明:
　　一、所制備粉末狀復(fù)合阻燃劑粒徑分布均勻，形態(tài)穩(wěn)定，具有很強(qiáng)的疏水性;
　　二、CP-15的極限氧指數(shù)為27.6，UL-94測(cè)試為Ⅴ-0級(jí)別，達(dá)到難燃級(jí)別，點(diǎn)燃后很

6、快窒息，所產(chǎn)生的煙是最少的，熱分解速率也是最低的;
　　三、所制備的復(fù)合阻燃劑的分散性得到了顯著提高;
　　四、在PS中單獨(dú)加入硅藻土或氯化石蠟會(huì)造成其拉伸強(qiáng)度的很大降低（PS/CP和PS/Dia的拉伸強(qiáng)度與PS對(duì)比分別降低了20％和66％），單獨(dú)加入硅藻土或氯化石蠟對(duì)PS的沖擊強(qiáng)度影響不大;CP-15的拉伸強(qiáng)度與抗沖擊強(qiáng)度與PS對(duì)比分別有2％的降低與14％的提高，綜合分析復(fù)合阻燃劑的加入對(duì)其力學(xué)性能無(wú)明顯影響，個(gè)別指標(biāo)甚至