聚丙烯-有機膦酸鋯復合材料的制備及其阻燃性能研究.pdf

1、聚丙烯(PP)具有較好的物理機械性能和化學穩(wěn)定性，其透明度高、無毒、易加工、耐化學腐蝕及電絕緣性好。因此被廣泛地應用在包裝、化工、建筑、輕工、家電等各個領域。當前，PP的應用領域還在繼續(xù)拓寬，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钏仨?。但是，和其他很多聚合物一樣，PP本身屬于易燃材料，其限氧指數(shù)只有17%左右。且燃燒時易產(chǎn)生大量熔滴、致使火焰很容易傳播，從而限制了其應用范圍。因此，對聚丙烯開展阻燃方面的研究就尤為必要和重要。為了同時兼顧環(huán)境友好與阻燃效

2、率，納米阻燃劑與膨脹型阻燃劑在當今阻燃領域獲得了廣泛地應用。但是，阻燃劑與聚合物之間較差的相容性使得聚合物的物理機械性能嚴重下降，而且會影響聚合物的其它性能。為了保證聚合物的阻燃性能優(yōu)異，又不影響其它性能。所以新型的納米復配阻燃劑與三元一體膨脹型阻燃劑成為當今阻燃研究的主導。有機膦酸鋯因其獨特的結(jié)構(gòu)和性能被廣泛應用到阻燃領域，本文基于聚丙烯的燃燒及阻燃機理，討論了有機膦酸鋯復配協(xié)同阻燃劑對聚丙烯復合材料阻燃性能的影響。
　　首先，

3、通過熔融共混法制備了聚丙烯/有機膦酸鋯(Zr(AE)3P簡寫為ZrP)/層狀雙金屬氫氧化物(LDH)三元復合協(xié)效體系并對材料的阻燃性能進行研究。研究了ZrP與 LDH不同復配比對聚丙烯的協(xié)同阻燃效果。通過傅里葉紅外(FTIR)、掃描電鏡(SEM)、X-衍射(XRD)、力學性能測試儀、熱重分析(TGA)、差示掃描量熱儀(DSC)、垂直燃燒測試(UL-94)、極限氧指數(shù)(LOI)和微型燃燒量熱儀(MCC)等研究了填料及復合材料的結(jié)構(gòu)、力學性

4、能、熱穩(wěn)定性能、結(jié)晶性能、阻燃性能及殘?zhí)啃蚊?。結(jié)果表明，當LDH與ZrP的添加比例為1:3時，協(xié)同阻燃效果最佳。
　　其次，成功制備了雜化有機膦酸鋯/氧化石墨烯膨脹型阻燃劑(GO-Zr(AE)3P)、新戊二醇磷酸酯插層的雜化有機膦酸鋯/氧化石墨烯膨脹型阻燃劑(DPPA-GO-Zr(AE)3P)，并制備了一系列PP/GO-Zr(AE)3P和PP/DPPA-GO-Zr(AE)3P復合材料。通過X-衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、力

5、學性能測試儀、熱重分析(TGA)、差示掃描量熱儀(DSC)、限氧指數(shù)(LOI)和微型燃燒量熱儀(MCC)等研究了填料及復合材料的結(jié)構(gòu)與形貌、力學性能、熱穩(wěn)定性能、結(jié)晶性能、阻燃性能。結(jié)果表明雜化有機膦酸鋯/氧化石墨烯、新戊二醇磷酸酯插層的雜化有機膦酸鋯/氧化石墨烯阻燃劑都呈現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃效果，并將其兩種阻燃劑進行了對比研究。
　　最后，成功制備了三種酸插層雜化有機膦酸鋯/氧化石墨烯的三種阻燃劑，三種酸分別為新戊二醇磷酸酯(DPPA

6、)、季戊四醇雙磷酸酯(SPDPA)、氰尿酸(CA)。并制備了一系列 PP/DPPA-GO-Zr(AE)3P、 PP/SPDPA-GO-Zr(AE)3P、PP/CA-GO-Zr(AE)3P阻燃復合材料。通過 X-衍射(XRD)、力學性能測試儀、熱重分析(TGA)、差示掃描量熱儀(DSC)、垂直燃燒測試(UL-94)、限氧指數(shù)(LOI)和微型燃燒量熱儀(MCC)等表征研究了填料及阻燃復合材料的結(jié)構(gòu)、力學性能、熱穩(wěn)定性能、結(jié)晶性能、阻燃性能。