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聚丙烯(PP)是一种综合性能良好的通用高分子材料,它的高性能化、高功能化研究倍受科研工作者的关注,一直是高分子材料理论与应用研究领域的热点。本文针对聚丙烯易燃烧、发热量大且产生大量熔滴、极易传播火焰、添加阻燃剂力学性能有所下降等性能的缺陷,系统论述了目前所采用阻燃技术及阻燃剂的发展现状。
采用APP/PER/MEL为膨胀型阻燃剂,添加少量的0MMT作为协效剂,对其预混条件进行考察,研究表明:阻燃剂高温(160℃左右)预混能获得更好的阻燃性能。
以SBS为增韧剂,将多聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)及有机化蒙脱土(OMMT)于160℃下预混,制备了新型膨胀型阻燃剂(IFR)。以PP为基材,IFR为阻燃剂,聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)为增韧剂,马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为增容剂,通过熔融挤出制备了新型阻燃PP(FRPP)。通过LOI、TGA、XRD、SEM对材料的阻燃性、热稳定性、结晶性、冲击断面形貌进行了分析,并对材料的力学性能进行了测试。结果表明:加入IFR后,PP的极限氧指数由17升为28.5;起始分解温度由纯PP的440.8℃升高到455.3℃,600℃的成炭率提高15.26%;IFR诱导PP形成一定量β晶型;少量OMMT在基体中以剥离形式存在,使晶粒尺寸得到细化,同时起到协同阻燃和增容作用,使材料在保持拉伸强度基本不变的情况下,缺口冲击强度提高1.92倍,冲击断面表现为韧性断裂。
对于其他增韧体系(CPE、MBS),少量的OMMT对体系也存在协同阻燃作用,尤其对于CPE增韧体系,由于CPE含有卤素,具有阻燃性,可作为第二阻燃剂使用,用CPE增韧的阻燃PP其极限氧指数均有很大的提高。但由于CPE、MBS与PP的相容性较差,即使在体系中添加了一定量的增容剂PP-g-MAH,OMMT对于由于添加阻燃剂所带来的力学性能的下降基本得不到改善。
用示差扫描量热法(DSC)考察了PP和阻燃PP的非等温结晶过程。用修正的Avrami方程的Jeziorny法处理DSC数据,用Kissinger公式求出体系的结晶活化能。结果表明:在相同降温速率下,阻燃PP的Zc均比纯PP高,而t1/2均比纯PP低;n值在2到4之间,表明结晶生长方式为三维球状和二维的片状共存;用Kissinger公式计算出的pE表明,加入OMMT,使体系的pE比纯PP低,OMMT在体系中作为异相成核的中心,促进PP异相成核。