用于聚丙烯的聚磷酸銨膨脹阻燃體系性能研究.pdf

1、本文采用聚磷酸銨(APP)和季戊四醇(PER)復(fù)配混合組成無鹵膨脹阻燃體系(IFR),用于聚丙烯(PP)阻燃,測試了復(fù)合材料的阻燃性能、機(jī)械性能和耐水性能,并利用熱重(TG)分析了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性；對APP進(jìn)行微膠囊改性處理,采用紅外光譜(FT-IR)、表面能譜(EDS)、掃描電鏡(SEM)表征表面處理的效果,并把表面處理后的APP配合PER添加到PP中進(jìn)行阻燃研究；添加增容劑聚丙烯接枝馬來酸酐(PP-G-MAH)到PP／APP／PE

2、R體系,研究了相容劑對體系機(jī)械性能、阻燃性能、熱性能和耐水性能的影響。具體的研究工作如下:
　　 1.運(yùn)用極限氧指數(shù)(LOI)和UL-94垂直燃燒測試,考察了APP與PER不同配比對PP／IFR復(fù)合材料燃燒性能的影響。當(dāng)IFR添加量為30％,APP／PER=3／1時,PP／IFR復(fù)合材料具有最佳阻燃性能,LOI能達(dá)到27.5％,能通過UL-94Ⅴ-0級(3.0mm)測試。利用TG研究了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性和APP／PER阻燃PP的

3、本質(zhì),即在PP基體表面形成一層隔熱隔氧的膨脹碳層,起到阻燃作用。氧指數(shù)和垂直燃燒測試數(shù)據(jù)表明只要合適的氣碳比才能賦予PP／IFR優(yōu)異的阻燃性能,另一方面,對PP／IFR力學(xué)性能,耐水性能及斷口表面形態(tài)進(jìn)行了測試,結(jié)果表明,PP與IFR的相容性不好,造成了復(fù)合材料力學(xué)性能嚴(yán)重下降,IFR在基材PP中發(fā)生團(tuán)聚及與PP存在明顯的界面,浸水后的LOI下降嚴(yán)重,所有配比都不能通過任何阻燃等級。
　　 2.選用羥基硅油-三聚氰胺-甲醛(HS

4、O-MF)樹脂為囊材,采用原位聚合微膠囊化改性APP,得到包裹完全的核-殼結(jié)構(gòu)APP。HSO-MFAPP的溶解度明顯低于APP,特別是高溫條件下。微膠囊化可以顯著改善APP與聚丙烯(PP)的相容性及阻燃體系的耐水性能。PP／HSO-MFAPP復(fù)合材料的氧指數(shù)高于PP／APP,能達(dá)到25.5％；但由于缺少碳源,PP／HSO-MFAPP達(dá)不到任何阻燃等級,當(dāng)引人碳源季戊四醇(PER),發(fā)現(xiàn)PP／HSO-MFAPP／PER的氧指數(shù)明顯高于PP

5、／HSO-MFAPP體系。UL-94測試(3mm)為Ⅴ-0級。在50℃的熱水中浸泡48h后,PP／HSO-MFAPP／PER的氧指數(shù)和垂直燃燒級別保持的比較好,SEM圖也表明微膠囊化后的APP能明顯提高復(fù)合材料的耐水性能。HSO-MFAPP／PER是一種比純APP基膨脹阻燃體系具有更好耐水與阻燃性能的阻燃體系。
　　 3.選用聚丙烯接枝馬來酸酐(PP-G-MAH)作為PP／IFR體系的增容改性劑,通過SEM觀察,PP-G-MAH

6、能有效改善PP／IFR體系的相容性,提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能,對復(fù)合材料的阻燃性能基本上沒有影響。當(dāng)PP-G-MAH添加量為5％時,材料的拉伸強(qiáng)度從未改性的16.375MPa提高到24.9MPa,斷裂伸長率也從未改性的87.27％提高到249％,但是復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度隨PP-G-MAH添加量的增加而降低。把復(fù)合材料放在50℃的熱水中浸泡48h后,復(fù)合材料的阻燃性能影響相對PP／APP或PP／APP／PER小,說明PP-G-MAH能改