聚丙烯/Al(OH)<,3>/Mg(OH)<,2>复合材料阻燃性能及其机理的研究

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对高分子复合材料的阻燃改性技术进行探讨将有助于聚合物在功能化改性领域的研究,并加快火灾安全型阻燃高分子材料的研制开发。不仅可以带来经济效益而且具有很好的社会效益。研究开发洁净、高效的阻燃材料已成为科研人员的主要任务之一。聚丙烯(PP)是一种产量大、性能优异的通用塑料,具有优异的物理机械性能和良好的化学稳定性,但由于它属易燃材料,使其在电子、电器、交通、装饰材料等诸多领域中的应用受到很大限制。为拓宽聚丙烯材料的应用领域,本文针对聚丙烯易燃烧,发热量大且产生大量的熔滴,极易传播火焰等性能的缺陷,系统论述了目前所用阻燃技术及阻燃剂的发展现状,采用复合阻燃剂改性聚丙烯的方法,提高其阻燃能力,并对阻燃机理进行初步探讨。   本课题采用Al(OH)3/Mg(OH)2复合型阻燃剂,并添加硼酸锌作为阻燃协效剂,用熔融共混法制备了PP/Al(OH)a/Mg(OH)2和PP/Al(OH)a/Mg(OH)2/硼酸锌复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、氧指数仪等现代测试手段对所制得的复合材料进行了结构与性能表征。   复合材料的氧指数随着阻燃剂用量的增加升高,随着粒径增大先降后升;水平燃烧速度随着阻燃剂用量的增加降低,随着粒径增大先升后降;烟密度等级随着阻燃剂用量的增加降低,随着粒径增大升高;阻燃剂用量相同时,PP/Al(OH)3/Mg(OH)2/硼酸锌比PP/Al(OH)3/Mg(OH)2阻燃效果要好。通过对Al(OH)3和Mg(OH)2复配体系成炭量的研究,发现氢氧化铝燃烧时释放大量水,带走热量;氢氧化镁能促使树脂在燃烧时表面炭化形成覆盖层,提高树脂的自熄性,起到阻燃的作用。通过对PP/Al(OH)3/Mg(OH)2/硼酸锌复合材料燃烧残留物表面形貌进行分析,发现硼酸锌对氢氧化铝、氢氧化镁的协同阻燃机理主要是硼酸锌受热形成硼酸,硼酸加速了氢氧化物的分解,形成玻璃体覆盖层,封闭燃烧物表面起隔离作用,起到了协同阻燃作用。   本文还探讨了阻燃剂对复合材料结晶性能和耐热性能的影响。阻燃剂的加入对PP的主要作用是阻碍晶粒长大,所以使得结晶度降低。阻燃剂的加入使得PP耐热性能提高。
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