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膨胀型阻燃剂是现代发展极快的一类环保型阻燃剂,由于其良好的环境友好性而越来越受到研究者的关注,聚磷酸铵是膨胀型阻燃剂中最重要的成员之一,但是目前聚磷酸铵(APP)的生产受到生产条件限制,一般制得的聚磷酸铵与有机材料兼容性不好,不能完全达到力学性能要求,为了使其能够发挥更广泛的应用,需要对其进行改性,使其能满足某些聚合物的要求,此外聚磷酸铵还存在吸湿性较大的缺点,限制了在材料上的应用。因此也必须对聚磷酸铵进行某种处理才能使之更广泛地使用。
(1)以磷酸氢二铵、五氧化二磷为原料,在氨气条件下合成APP,将合成的APP加入到球磨机中进行湿法球磨,得到颗粒分布均匀的超细APP。经表征可知,合成的产物为Ⅱ型APP,其热初分解温度为230℃,从其TG分解曲线看,其具有良好的热稳定性。且与普通APP相比,超细颗粒的APP有着更大的表面积,可以增加粒子表面的蒸汽压,有利于提高其在聚合物中的分散性,且小颗粒物质更易制备出性能形貌均优异的微胶囊结构。
(2)以超细APP为囊心,分别选用尿素-甲醛树脂(脲醛树脂)、三聚氰胺-甲醛树脂(密胺树脂)和脲醛-密胺树脂为壁材,通过原位聚合微胶囊技术,得到以上三种树脂包覆的微胶囊APP。经表征发现,密胺树脂有利于改善微胶囊结构的耐水性;脲醛树脂有利于成炭,形成具有较好阻隔性能的保护炭层;脲醛-密胺树脂结合了两种树脂的优点,既可以作为保护层提高囊芯的耐水性,又可以作为炭源。
(3)采用溶胶-凝胶法制备SiO2/APP复合阻燃剂,以期得到耐水性明显改善的硅磷协效阻燃体系。由表征可知,复合阻燃剂中出现Si-O-Si键和Si-O-C键的伸缩振动峰等SiO2特征峰;接触角测试发现匍得的SiO2/APP接触角为150°以上,显示优异的疏水性能,提高了阻燃剂的耐湿性。
(4)三种微胶囊化APP分别和季戊四醇协同加入到环氧树脂中发现,UF-MFAPPER1/1阻燃效果最高,LOI达到了35,UL94达到了Ⅴ-0等级,这是由于UF-MFAPP结合了MF良好的耐水性和UF的良好的成炭性,与季戊四醇发生协同作用,达到了最佳阻燃效果。
SiO2/APP复合阻燃剂加入到环氧树脂中发现,SiO2/APP的热稳定性优于APP,残炭量增加。和季戊四醇组成三元阻燃体系后,LOI都达到了32.5以上,SiO2/APPER1/1阻燃效果最高,LOI达到了36,UL94为Ⅴ-0等级。此外,从其阻燃环氧树脂成炭电镜图片的分析中可以看出,燃烧后的复合型树脂能够形成稳定的致密的炭层,以达到优异的阻燃效果。