聚丙烯膨胀阻燃剂PPN的研究
聚丙烯塑料膨胀型阻燃改性研究进展
聚丙烯塑料膨胀型阻燃改性研究进展文章介绍了近年来聚丙烯塑料膨胀型阻燃剂改性研究进展，重点介绍了混合膨胀型阻燃剂、单组份膨胀型阻燃剂和改性膨胀型阻燃剂的研究现状，并展望了膨胀型阻燃改性技术的发展趋势。
标签：聚丙烯；膨胀型阻燃剂；改性引言聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，是五大通用的塑料之一，具有良好的综合性能，耐热性好，耐腐蚀，电器性能优异而被广泛应用于汽车产业、电子产品、家用电器、工业建设等领域，发展速度居通用塑料之首[1]。
然而聚丙烯的极限氧指数（LOI）只有17.5左右，属于易燃物质，而且燃烧过程中伴随着熔融、滴落等现象，导致大量烟雾的产生，火焰传播速度快，聚丙烯易燃的缺点极大地限制了其应用[2]。
因此，能够赋予聚丙烯塑料阻燃性能对于聚丙烯塑料的应用具有重要的意义。
膨胀型阻燃剂（IFR）是一种绿色环保的阻燃剂，不含卤素，不采用氧化锑为协同剂，体系具有自身协同作用，含膨胀型阻燃剂的塑料在燃烧时表面会生成炭质泡沫层，具有隔热、隔氧、抑烟、防滴的作用，具有优良的阻燃性能，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生，符合保护生态环境的要求，已经成为国内外最为活跃的阻燃剂研究领域。
1 膨胀阻燃剂（IFR）的阻燃机理膨胀阻燃剂有三个基本元素，即气源、炭源和酸源，酸源也称为脱水剂或碳化促进剂，酸源须能够使含碳多元醇脱水，酸源释放酸须在较低温度进行，炭源是形成泡沫炭化层的基础，炭源的有效性与碳含量及活性羟基的数量有关，气源是发泡源，发泡剂必须在适当的温度分解，并释放出大量的气体。
膨胀型阻燃剂受热时，炭化剂在酸源的催化作用下脱水成炭，碳化物在气源膨胀剂分解的气体的作用下，形成膨松有闭孔结构的炭层。
这种炭层，本身不燃烧，同时还能够削弱聚合物与热源之间的热传递，还能够阻燃气体扩散，一旦燃烧得不到足够的氧气或者燃料，燃烧的聚合物就会熄灭。
2 膨胀阻燃剂的类型的概述2.1 混合膨胀型阻燃剂混合膨胀型阻燃剂中常用的酸源为多聚磷酸铵、磷酸二氢铵等，气源为三聚氰铵、尿素等，炭源为季戊四醇及衍生物、淀粉酚醛树脂等，其中混合膨胀型阻燃剂的研究主要集中在三聚氰胺/季戊四醇/多聚磷酸铵阻燃体系，但是由于多聚磷酸铵和季戊四醇的热稳定性不足，季戊四醇的水溶性强，多聚磷酸铵吸湿性较强，制备的阻燃聚丙烯塑料防潮性能差，直接将三聚氰胺、多聚磷酸铵和季戊四醇混合制备混合膨胀型阻燃体系，不能满足聚丙烯塑料的加工性能、化学稳定性或者使用性能的要求。
膨胀型阻燃聚丙烯的研究进展
磷一 氮膨胀 型阻燃 剂 （Ｆ 是 一 种 具有 良好应 Ｉ Ｒ）
燃剂 与高聚合 物有 良好 的相容性 ， 不和 聚合物 的添
不 机 用前 景 的无 卤阻燃 剂 ， 通常 有 混合 型及 单 体 型 ， 近 加 剂 发 生 不 良 作 用 ， 会 恶 化 材 料 的 物 理 、 械 性能 。 年来 越来越 受 到重 视 。Ｉ Ｒ体 系 主要 由三 部 分组 Ｆ 成 ： 化 剂 （ 源 ） 、 化 催 化 剂 （ 源 ） 膨 胀 剂 炭 炭 炭 酸 和 膨 胀 型 阻 燃 剂 的 阻燃 机 理 为 ： 受 热 时 酸 源 分 当
ＫＡ Ｎ Ｇ Ｙｏｎ ｇ
（ ｅＴｅｈ ｉａ Ｍｉｉｔｙｏ ｈ ａ ｘ Ｊ ｔｉ ｈｏ —ｌａｉ ｈ ｍｉａ Ｃ ． Ｌ ｄ ， Ｔｈ ｃ ｎｃｌ ｎｓｒ ｆ ａ ｎ ｉ ｉ ａ Ｃ ｌｒ ｋ ｌ Ｃ ｅ ｃｌ ｏ ， ｔ ． Ｓ ｎ ａ
Ｙｕｉ １ １ ０ Ｃ ｉａ ｌ ７ ８ ０ ， ｈｎ ） ｎ
剂 的阻燃 Ｐ Ｐ在燃 烧 时 放 出有 毒气 体 和烟 雾 污染
高分 子材 料 。这 也 使 得 Ｐ 的 阻燃 向无 卤化 方 向 Ｐ
发 展 一 。
环境 ， 造成 “ 次灾 害 ” 二 。因此 ， 亟需 开 发无 卤阻燃 会对 膨胀发 泡过 程 产生 不 良影 响 。尽管 膨胀 型 阻
（ 源） Ｆ 气 。Ｉ Ｒ体 系在受热 时 ， 炭化 剂在 炭化催 化剂
解产 生脱水剂 ， 能 与成 炭剂 形 成酯 ， 后酯 脱 水 它 然 交联形 成炭 ； 同时发泡剂 释放大量 的气体 帮助膨 胀 炭层 。厚 的炭层 提 高 了 聚合 物表 面 与炭层 表面 的 温度梯 度 ， 聚合 物表 面 温度 较火 焰 温度 低 ， 少 使 减 了聚合 物进一 步降解释放 可燃性气 体的 可能性 ； 同 时隔绝 了外界 氧的进入 ， 因而在相 当长 的时间 内可
新型膨胀阻燃聚丙烯的热分解动力学研究
的阻燃效果, 并且符合环保要求[ 3, 4] 。聚合物材料的燃 烧行为与其热分解反应密切相关, 开展阻燃 聚丙烯的 热分解动力学( 反应活化能、指前因子、最概 然机理函 数) 研究对理解其热分解行为及阻燃机理具有重要意 义[ 5~ 7] 。笔者新 近合 成了新 型磷系 阻燃剂 1, 2, 3 三 ( 5, 5 二甲基 1, 3 二氧杂环己内磷酸酯基) 苯( FR) , 其 结构如图 1 所示, 将其与 AP P 复合, 并与 P P 通过熔融 共混制备出 阻燃性能 优异的 膨胀阻 燃 PP 体 系( P P/ IF R) 。利用热失重( T G) 对纯聚丙烯和阻燃聚丙烯体 系的热稳定性进行比较; 采用不同升温速率, 用 Fly nn Wall Ozaw a 法和 Kissinger 法研究非等温条件下纯 PP 和 P P/ IFR 在 氮气 气 氛中 热分 解 动力 学 参 数, 通 过 Co at s Redfern 法确定体系的热分解动力学机理, 得出 主降解阶段的动力学方程, 初步推测其阻燃机理。
Thermal Degradation Kinetics of Novel Intumescent Flame Retardant Polypropylene
LU L in gang1, ZH AN G Q ing 2, XU X iao nan3, DON G Xi lin1, WA N G Da w ei2
可见随着升温速率的增加分解起始温度t5和最大失重速率峰值温度tmax向高温方向移动ppifr体系也有类似规律但是相同升温速率下ppifr体系的最大热失重速率峰值温度tmaxpp有所增加而且最大热失重速率也有较大幅度的降低这说明复合阻燃材料受热后形成的膨胀炭层发挥了隔热隔质功能抑制聚合物热分解过程中挥发性可燃气体的逸出有效地阻止火焰的传播缓解pp聚合物的进一步分解和燃烧从而达到良好的阻燃效果
ppwentib
PP、PE、EVA、TPE聚烯烃无卤阻燃剂阻燃机理及配方和应用中常见问题1、P-N系膨胀型阻燃剂的阻燃机理一般包括三部分,即碳源(常为多羟基化合物,如季戊四醇)、酸源(如聚磷酸铵,即APP)及发泡剂(如三聚氰胺),它们是通过下述相互作用而形成炭层的：①在较低温度(150℃左右,具体温度取决于酸源和其他组分的性质)下,有酸源产生能酯化多元醇和可作为脱水剂的酸;②在稍高于释放酸的温度下,酸与多元醇(碳源)进行酯化法反应,而体系中的胺则作为此酯化反应的催化剂,加速反应进行;③体系在酯化反应前或酯化反应过程中熔化;④反应过程中产生的水蒸气和气源产生的不燃性气体使已处于溶融状态的体系膨胀发泡。
与此同时,多元醇和酯脱水炭化,形成无机物及炭残余物,且体系进一步膨胀发泡;⑤反应接近完成时,体系胶化和固化,最后形成多孔泡沫炭层。
2. P-N系膨胀型阻燃剂由三部分组成，（1）酸源：提供酯化反应所需的酸;(2)碳源：提供酯化反应所需的羟基或者其它基团的物质；（3）气源：提供体系膨胀发泡所需要的气体。
3..为什么某些P-N系阻燃剂挤出过水槽的时候条子容易粘水？条子容易粘水是由于阻燃剂的部分组份水溶性比较好，通过螺杆机出口的时候，温度比较高的条子接触到冷水槽，粉体容易析出，所以阻燃剂里面成份必须是难溶水的。
而我公司EPFR-100A与EPFR-100C阻燃剂应用于PP中，不会出现上述条子粘水现象。
4.为什么不同的PP加入相同的份数阻燃剂存在阻燃效率的差异？由于PP基体的不同，如均聚PP和共聚PP，由于其内部烯烃含量的不同，这是因为共聚PP 里面有PE侧链，PP中的H原子比PE中活性大；PP比PE燃烧热小，与阻燃剂一开始共同起作用，PE分解温度高，后面才起作用；PP基材分解温度在227-247度之间，而PE在335-450度之间，阻燃剂分解温度在260度，PP与阻燃剂匹配性更好。
5. P-N系膨胀型无卤阻燃剂用于玻纤PP为什么效果会变差？一般来说随PP量的减少，阻燃剂量的增加，材料的阻燃效果会越来越好，为什么在玻纤里面PP相对减少（加入了玻纤），阻燃剂份数不变，而阻燃会变差了甚至不阻燃，这主要是由于玻纤的加入破坏了P-N膨胀体系的阻燃机制，玻纤分布于塑料的各个地方，对于炭层的闭合有大大的破坏作用，以至于不能隔绝氧气而达到组燃烧的效果。
聚丙烯阻燃性能的研究 文献综述
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 聚丙烯阻燃性能的研究+文献综述摘要：本论文首先考察了膨胀型阻燃剂(IFR)如：聚磷酸铵、季戊四醇，及氢氧化镁分别对聚丙烯(PP)的阻燃性能研究，结果表明，各单组分分别制备的聚丙烯材料当添加量达到30%，氧指数最高一组为23.8，但拉伸强度仅为7.55；为改善添加阻燃剂的聚丙烯材料的阻燃性能，论文进一步探讨了这三种阻燃添加剂二元复合体系的PP材料的阻燃性能，研究结果表明，APP/PER/PP阻燃材料存在协同效应具有很高的氧指数，为35.8，但同样其材料的拉伸强度大幅下降，为10.92MPa；最后论文研究了含APP/PER/Mg(OH)2三元复合添加体系的PP材料的阻燃性能，并对添加剂的配比进行了优化，结果表明，当添加剂配比为APP/PER/Mg(OH)2配比为1:2:1时，材料氧指数为23.9，拉伸强度为20.48MPa，阻燃性能较好，且力学性能达到要求。
6527关键词：聚丙烯；膨胀阻燃剂；聚磷酸铵；季戊四1 / 20醇；氢氧化镁Flame Retarding Performance of PolypropyleneAbstract:this paper first examines the expansion type flame retardant (IFR) such as: ammonium polyphosphate, pentaerythritol,and magnesium hydroxide flame retardant properties of polypropylene (PP).Results show that each single component of polypropylene prepared homemade materials even if the content reached 30%, oxygen index of the highest group was 23.8, but the tensile strength of only 7.55.Added to improve the flame retardant properties of fire retardant polypropylene material, the paper further discusses the three kinds of flame retardant additives binary compound system of the flame retardant properties of PP material.Research results show that the APP/PER/PP flame retardant material has synergistic effect of high oxygen index, at 35.8, but the same material tensile strength dropped sharply, to 10.92MPa.Finally thesis research including APP/PER/Mg(OH)2 ternary composite flame retardant properties of PP material adding system,and the ratio of additive was optimized,when the additive---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------proportion of APP/PER/Mg(OH)2 ratio of 1:2:1, materials for oxygen index was 23.9, the tensile strength of 20.48MPa, good flame retardant performance, and mechanical performance meet the requirements.4.3 聚磷酸铵/氢氧化镁二元复合体系的阻燃性能及力学性能分析154.4 季戊四醇/氢氧化镁二元复合体系的阻燃性能及力学性能分析164.5 小结175 APP/PER/Mg(OH)2三元复合阻燃体系研究18 5.1 引言185.2 APP/PER/Mg(OH)2三元复合体系阻燃正交实验设计及结果183 / 205.3 APP/PER/Mg(OH)2三元复合阻燃体系的配方优化195.3.1 氧指数结果分析195.3.2 拉伸强度数据分析205.3.3 正交实验数据综合分析以及最佳配比的选择216 结论226.1本论文的主要研究成果与结论226.2存在的问题与展望22致谢23参考文献241 绪论---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 1.1引言聚丙烯为重复单元为的聚合物。
协同膨胀阻燃聚丙烯研究共3篇
协同膨胀阻燃聚丙烯研究共3篇协同膨胀阻燃聚丙烯研究1随着科技的不断发展，材料的性能需求也越来越高。
为了保障人们的生命财产安全，阻燃材料的研制工作一直是人们关注的焦点。
协同膨胀阻燃聚丙烯是一种独特的阻燃聚合物，它可以有效地阻止火灾的蔓延，成为近年来研究的热点之一。
协同膨胀阻燃聚丙烯是指将聚丙烯中的纳米粒子与阻燃剂进行协同作用，利用其相互作用的效应达到更好的阻燃效果。
纳米粒子具有较大的比表面积，在高温下能够立刻膨胀并形成保护层，有效地隔绝氧气和燃烧物质，从而防止了火势的蔓延。
而阻燃剂则能够在高温下分解产生惰性气体，消耗火源并抑制火焰的生成。
通过协同作用，两者共同发挥其作用，形成更加卓越的阻燃效果。
协同膨胀阻燃聚丙烯的制备方法主要有溶液流延法、熔体混合法、原位共聚法等。
在制备过程中，需要控制粒径大小、纳米粒子的包覆度以及加入阻燃剂量的合理性。
此外，还需要考虑经济性和可操作性等方面因素。
协同膨胀阻燃聚丙烯具有许多优点。
首先，它具有良好的热稳定性和阻燃性能，能够在高温条件下保持长时间的阻燃效果。
其次，它具有较高的机械性能，能够满足各种工业应用的要求。
此外，协同膨胀阻燃聚丙烯还具备环保和可回收性等特点，可以降低对环境的污染。
协同膨胀阻燃聚丙烯的应用领域非常广泛。
在建筑材料方面，它可以用于防火门，隔板、屋顶防水板等各种建筑材料中。
在汽车和航空航天领域，它可以用于制造座椅垫、安全带、车门等各种材料。
此外，还可用于电子产品、家具装修材料等领域。
总的来说，协同膨胀阻燃聚丙烯是一种具有广泛应用前景的新型阻燃材料。
未来，随着人们对材料性能的需求不断提高，协同膨胀阻燃聚丙烯的研究和开发将变得越来越重要。
同时，我们还需要深刻认识到防火安全的重要性，切实加强火灾预防和扑灭措施，保护人民生命财产安全协同膨胀阻燃聚丙烯是一种具有广泛应用前景的新型材料，在建筑、汽车、电子产品等领域都具有重要的应用价值。
它具有良好的防火性能和环保性，能够有效保护人民生命财产安全并降低对环境的污染。
新型膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的研究
关键 词 ： 聚丙烯； 膨胀型阻燃剂（Ｆ ）聚磷酸铵（ Ｐ ）聚四氟乙烯（ ｒＥ ； ＩＲ ； ＡＰ； Ｐ Ｆ ） 阻燃性能
Ｓｔ ｙ ＯｌＮｏ ｅ ｎ ｕ ｅ ｃ ｎｔＦｌ ｍ ｅ Ｒｅａ ｄａ ｎｄ ｉｓＭ ｏ ｉ ｅ ｌ ｐ ｏ ｌｎｅ ｕｄ ｉ ｖ ｌＩ ｔ ｍ ｓ ｅ ａ ｔ ｒ ｎｔａ ｔ ｄ ｆ ｄ Ｐｏｙ ｒ ｐｙｅ ｉ
乙烯 （ ｒ Ｅ 复配对 聚丙烯 （ Ｐ 进行阻燃 ， ＰＦ ） Ｐ） 用热重法 （ Ｇ） 阻燃 Ｐ Ｔ 对 Ｐ的热性能进行 了研究 ， 利用氧指数仪 测定 了阻燃 Ｐ Ｐ的极 限氧指 数 （Ｏ ） ， Ｌ Ｉ值 用垂直燃烧 法测试了其燃烧等级 ， 当阻燃剂含 量为 ２ ％时 ， Ｏ 值 为 ３ ． ％。用锥形量 热仪对阻 燃 Ｐ ４ ＬＩ ０９ Ｐ的燃 烧性 能进行 了分析 ， 并用扫描 电镜 （ Ｅ 对 阻燃 聚丙 烯（ Ｒ—Ｐ ） Ｓ Ｍ） Ｆ Ｐ 的残炭结构进行 了研 究 ， 结果 表 明， 该复配 阻燃剂能够促 进 Ｐ Ｐ的成炭性 ， 具有
ｏ ｔｍｅｃｎ ａ ｅｒｔ ｄ ｎ（Ｆ ｆｎｕ ｓｅｔ ｍ ｅ ｒａ ｔ ＩＲ）ｗ ｓｓｎｈ ｓ ｅ ．ＩＲ ｗｔ ａ ｍ ｎｕ ｏ ｐ ｏｐ ａ （ Ｐ ）ａｄ ｐｌ ｕ ｒ ｔ ｅｈ— ｉ ｌ ｆ ａ ａ ｙｔｅｉ ｄ Ｆ ｉ ｍ ｏ ｉｍ ｐ ｌ ｈ ｓｈｔ Ａ Ｐ ｎ ｏ ｆ ｏｔ ｒ ｔｙ ｚ ｈ ｙ ｅ ｙ ｌ ｅａ ｌ ｅ Ｐ Ｆ ） ｐｏｅｓｄｐ ｌ ｒｐｌｎ （ Ｐ ａ ａ ｅｒｔ ｄｄ ｈ ｈｒ ａ ｐｏ ｅｔ ｏ ａ ｅｒｔｒａ ｔ Ｐｗ ｓｓ ｄｅ ｅ （ Ｔ Ｅ ， ｒｃ ｓ ｏ ｐｏ ｙ ｅ Ｐ ）ｗ ｓｆ ｍ ａ ｅ ．Ｔ ｅｔｅｍ ｒ ｒ ｆ ｍ ｅａ ｎ ａ ｔ ｉ ｎ ｅ ｙ ｅ ｌ ｅｒ ｌ ｐ ｙ ｆ ｌ ｄ Ｐ ｕ ｄ ｗ ｔ ｔｅｍ ｇａｉ ｅ ｙ Ｔ ．Ｕ ｉｇｏｙｅ ａ ｎｌｚｒ Ｐ ’ ｍｉ ｄｏｙｅ ｄ ｘ Ｌ Ｉ ａ ｅ ｓｒｄ ｓ ｇｖｒｃｌ ｉ ｒ ｏｒｖｍ ｔ （ Ｇ） ｓ ｘ ｇｎｗ ｓ ａ ｅ ， Ｐ Ｓｌ ｔ ｘｇｎｉ ｅ （ Ｏ ）ｗ ｓ ａｕｅ ．Ｕ ｉ ｅｔ ａ ｈｈ ｒ ｎ ａ ｙ ｉ ｅ ｎ ｍ ｎ ｉ ｃｍ ｕｔ ｎｍｅ ｏ ， ｔ ｃｍ ｕｔ ｎ ｌ ｅ ｗ ｓ ｕ ｇ ．Ｗｈ ｎｔｅＩＲ ｒａｈ ｄ２ ％ ， Ｏ ａ ０ ９ ｏ ｂ ｓ ｏ ｔ ｄ ｉ ｏ ｂ ｓｏ ｖｌ ａ ｄ ｅ ｉ ｈ ｓ ｉ ｅ ｊ ｅ ｅｃｅ ４ ｈ Ｆ Ｌ １ ｓ ． ％．Ｕ ｉｇｔｐｒｄｃｌ— ｗ ３ ｓ ｅｅ ａ ｎ ａ ｏ
膨胀型阻燃剂在聚丙烯中的应用研究
高混 机 ：ＨＲ一１Ｃ， 家 港 市 亿 力 机 械有 限 Ｓ ０ 张 公 司 ； 向双螺 杆 挤 出 机 ： 同 中国南 京 科 亚 公 司 ； 注 塑机 ：Ｍ８ Ｊ ８一Ｅ， 东震 雄 机 器 厂 有 限公 司 ； 能 广 万 割样 机 ： 承德 实验机 有 限公 司 ； 电热恒 温鼓 风 干燥 箱 ： Ｘ一９ ４ ＭＢ 上 海迅博 实 业有 限公 司 。 ＧＺ １ ０ Ｅ， １３ 阻燃 剂 （ Ｒ ） ． Ｉ １ 的合成 Ｆ 在 三 口烧瓶 中加 入磷 酸 、 季戊 四醇 、 聚氰胺 三
Байду номын сангаас
通的膨胀 型阻燃荆和包覆型膨胀 阻燃 剂的 对比研 究表明， 该阻燃剂对聚． 丙烯的 阻燃性 能优 良， 达到相 同
的 阻 燃 效 果 （ 丙烯 氧 指 数 达 到 ３ ％ ） ， 量 较 其 它 两 种 膨 胀 型 阻 燃 剂 明 显 减 少 。 析 出 和 防 湖性 能 聚 ４ 时 用 抗 较 其 它 两 种 膨 胀 型 阻 燃 剂也 有 明 显 改善 。 关 键 词 ： 胀 型 阻燃 剂 ； 潮 ； 丙烯 ； 膨 防 聚 阻燃 作 用
丙烯 当中 因存 在大 量 的亲水基 团而 产生 析出 和吸
Ｔ ０ ： 业级 ， ３ Ｓ工 中国石 油 大庆 石 化公 司 ； 包覆 膨 胀
型 阻 燃 剂 （ Ｆ ３ ： 售 ； 通 膨 胀 型 阻 燃 剂 ＩＲ ） 市 普
（Ｆ ２ ： Ｉ Ｒ ） 市售 ； 其它 助剂 均为 市售 。
１２ 主 要 设 备 仪 器 ．
四醇 和三 聚 氰胺 合 成 一 种 典 型 的膨 胀 型 阻 燃 剂
— —
和苯 ， 苯 回流 温度 （ ５℃ ） 反应 ６ｈ 将 溶 剂 蒸 在 ８ 下 ，
高效膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的阻燃机理
作者简介：李磊（1985-）,男，中级职称、硕士研究生、主要研究高分子先进复合材料的共混改性。
收稿日期：2023-07-27聚丙烯(PP )作为一种常用的塑料，在汽车、小家电、纺织、快速消费品、建筑等行业得到广泛应用[1]。
然而，由于它的易燃性，近些年来火灾事故频发，对人们的生命安全和财产造成了巨大的损害，因此对聚丙烯PP 的阻燃性能越来越受到社会的广泛关注。
随着人们环保和安全意识的逐渐提高，绿色环保、高效的无卤阻燃剂已成为阻燃PP 的发展趋势[2~3]。
本研究采用聚磷酸铵(APP )和实验室合成的三嗪成炭剂(CFA )作为膨胀型阻燃剂来阻燃PP ，在前期已取得了良好的阻燃性能和综合力学性能[4]。
本文主要通过锥形量热法、热重法、红外分析等手段研究了APP 与CFA 复合阻燃PP 的阻燃机理。
1 实验部分1.1 主要原料和设备PP ，3080，台塑聚丙烯（宁波）有限公司；APP,聚合度＞2000，浙江传化合成材料有限公司；三嗪成炭剂CFA ，实验室合成；PTFE ，大金氟化工（中国）有限公司；抗氧剂，168、1010，西尼尔化工科技有限公司；双螺杆挤出机,SHJ36 南京诚盟化工机械有限公司；高效膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的阻燃机理李磊1，周俊2(1.苏州俄邦工程塑胶有限公司，江苏 苏州 215021；2.国材（苏州）新材料科技有限公司，江苏 苏州 215021)摘要：本文采用多聚磷酸铵(APP ) 、实验室自制三嗪系成炭(CFA ) ，聚丙烯（PP 3080）调整相应比例，采用熔融共混挤出法制备了三元复合材料无卤阻燃聚丙烯，并研究了固定APP 和CAF 比例为3:1作为复合阻燃剂的前提条件下，分别按照复合阻燃剂和聚丙烯（PP 3080）以20:80、24:76、28:72、32:68的比例制成的三元复合材料对阻燃性能的影响。
结果表明，在三元复合阻燃PP 体系中，复合阻燃剂添加当加入24%(质量分数)时，与原料PP 相比，PHRR 、a v-EHC 、av -SEA 分别降低了 72.3%、23.4%、44.5%，TPHRR 是原料PP 的1.89倍，呈现出优异的阻燃效果。
膨胀型阻燃剂阻燃PP_SBS_POE共混物的性能研究
1. 1 主要原料 PP, K1008, 中石化北京燕化石油化工股份有限公司; SBS, 1155, 日本壳牌公司; POE, 8180, 美国杜邦公司; 聚磷酸铵类膨胀型阻燃剂, AP , 市售; 磷酸酯类膨胀型阻燃剂, NP, 市售; 其他助剂市售。
1. 2 主要仪器及设备 双辊开炼机, SK 160B, 上海橡胶机械制造厂; 平板硫化机, XQLB 350, 上海橡胶机械制造厂; 拉力试验机, XLL 250, 广州材料试验机厂; 氧指数测定仪, JF 3, 江宁县分析仪器厂; 水平垂直燃烧测定仪, CZF 3, 江宁县分析仪器厂; 扫描电镜( SEM ) , 5250 H l, 英国剑桥公司; 热重 分 析仪, ST ARE sy st em, 瑞士 M ET T LER
收稿日期: 2009 07 02 北京市教委重点学科建设基金( SY S100100420) * 联系人, tian71402@ 126. co m
0 前言
相比聚乙烯, PP 具有更高的拉伸强度、耐热性和 优异的耐磨性和耐弯折性能, 适合制作耐温等级更高
2010 年 1 月
中国塑料
75
的电缆绝缘材料。但由于 P P 硬度高、柔韧性差, 在电 缆行业的应用受到极大的限制, 通过与弹性体( 如聚烯 烃弹性体、乙丙橡胶、SBS 等) 共混的方法可 以明显提 高其柔韧性和冲击强度[ 1 2] 。PP 属烯 烃聚合物, 非常 容易燃烧, 而且燃烧时产生 大量的熔滴、黑烟, 火焰传 播速度快, 不易熄灭, 如何提高其阻燃性能和抗熔滴性 能是 P P 在电缆行业应用的主要问题。传统的卤系阻 燃剂在添加量较少的情况下, 能够有效地改善 PP 的阻 燃性能[ 3 4] , 但受制于环保因素而应用有限。随着全球 无卤阻燃的发展趋势, 氢氧 化镁、氢氧化铝、膨胀阻燃 剂( IF R) 等无卤阻燃剂因具有低发烟量、无毒、环保特 点而得到迅速发展[ 4] 。本文研究了聚磷酸胺类膨胀型 阻燃剂( AP ) 和磷酸 酯膨胀 型阻燃 剂( NP ) 的用量 对 PP/ SBS/ P OE 共混体系的力学性能、燃烧性能和遇水 抗析出性能的影响, 探讨了阻燃剂的析出机理, 并从耐电 压方面分析两种阻燃剂在电线电缆领域应用的可行性。
膨胀型阻燃剂在聚丙烯中的应用研究进展
塑料膨胀阻燃技术的研究进展
塑料膨胀阻燃技术的研究进展绝大多数塑料是可燃的，在使用过程中存在着火灾隐患，因此需要对塑料进行阻燃改性。
较早的改性剂是卤系阻燃剂，目前依然占据主导地位，其阻燃效果好，但在燃烧时会产生有毒的腐蚀性气体(如溴化氢等)及大量烟雾，发生火灾时给人的逃生带来极大困难。
近年来，降低燃烧时的生烟量及有毒气体排放量、提高阻燃塑料的综合性能的呼声日益高涨。
膨胀阻燃技术是在阻燃涂料的基础上于20世纪90年代中期发展起来的新型阻燃技术。
在膨胀型阻燃剂(IFR)阻燃塑料时，塑料表面会形成一层均匀的炭质泡沫层，该层在凝聚相中起到隔热、隔氧、抑烟和防止融滴的作用，且低烟、低毒、无腐蚀性气体产生。
因此，膨胀阻燃技术已成为当前最活跃的阻燃研究领域之一。
1 膨胀型阻燃剂的分类IFR主要分磷、氮类阻燃剂和可膨胀石墨两类，磷、氮类阻燃剂又分单体型磷、氮类阻燃剂和混合型磷、氮类阻燃剂两类。
1.1 磷氮类阻燃剂1.1.1 磷氮类阻燃剂的组成磷氮类膨胀型阻燃剂主要由炭源(成炭剂)、酸源(脱水剂)和气源(发泡剂)3部分组成。
炭源是能生成膨胀多孔炭层的物质，一般是含碳丰富的多官能团(如-OH)成炭剂，如季戊四醇及其二缩醇、淀粉等，其有效性与活性羟基的数量有关，应在低于自身或塑料基体分解的温度下先与炭化催化剂反应。
酸源一般是在加热条件下释放无机酸的化合物，对无机酸的要求是沸点高和氧化性不太强，它必须能使含碳多元醇脱水，但在火灾发生之前不宜发生脱水反应，所以常用的酸源都是盐或酯。
气源是受热放出惰性气体的化合物，一般是铵类和酰胺类物质，如尿素、蜜胺、三聚氰胺等，须在适宜的温度下分解，并产生大量气体。
单体型磷氮类阻燃剂就是炭源、酸源、气源共同存在于同一分子中，分子结构中一般都含有自由的、可离子化的氢的衍生物，因此才能在加热时产生膨胀作用。
混合型磷氮类阻燃剂是由磷酸盐、多元醇和含氮化合物三部分组成的混合物。
其中比较典型的就是聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺(APP/PER/MEL)阻燃体系。
聚丙烯用阻燃剂的研究进展
第25卷 第7期中 国 塑 料V ol.25,N o.7 2011年7月CHINA PLASTICS July,2011聚丙烯用阻燃剂的研究进展曾伟立(深圳领威科技有限公司,广东深圳518109)摘 要:综述了聚丙烯用阻燃剂的3种阻燃作用机理,包括气相阻燃、凝聚相阻燃、中断热交换阻燃机理。
重点介绍了聚丙烯用阻燃剂的研究开发进展,包括水合金属化合物阻燃剂、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、硅系阻燃剂、纳米阻燃剂等。
最后,指出纳米无机阻燃剂、膨胀型阻燃剂以及具有高效阻燃、低烟、无毒的复配阻燃剂是聚丙烯用阻燃剂未来的发展趋势。
关 键 词:聚丙烯;阻燃剂;机理;研究进展中图分类号:T Q325.1+4 文献标识码:A 文章编号:1001-9278(2011)07-0006-05Research Progress in Flame Retardants for PolypropyleneZEN G Weili(Shenzhen Ling wei Science and T echno lo gy Co,L td,Shenzhen518109,China)Abstract:T he actio n mechanism s of flam e retardants for po lypr opy lene w ere review ed,includingg as phase flame retardancy,condensed phase flame retardancy,and interrupting heat ex chang eflame retardancy.The research and dev elo pment status of so me flam e r etardants for poly pro py lenesuch as hydrated metal compound flam e retardants,pho sphated flame retardants,intum escentflame retar dants,silicone flame retardants,and nanom eter flame r etardants w ere introduced.Itw as pointed out that the dev elo pment directions of flam e retardants for po lypr opy lene w erenanom eter ino rganic flame retardants,intum escent flam e retardants,and com pound flam eretar dants w ith hig h-efficientcy,low-smoke and non-to xicity.Key w ords:polypropylene;flam e retardant;mechanism;resear ch prog ress0 前言聚丙烯(PP)是一种力学性能优异、电绝缘性良好、耐化学腐蚀性好的通用塑料,其价格低廉、成型加工容易,广泛应用于电子电器、通讯器材、家用电器、汽车、建筑材料等领域,但PP的耐燃性差,极易产生大量熔融滴落,很容易引起火灾。
膨胀型阻燃聚丙烯材料的耐湿热性能研究
万方数据万方数据万方数据万方数据蜀Ｅｎｖｉｒｏｒ—ｔｍ酬ｌ环境试验图６ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（Ｘ１，５００）：（ａ）ＰＰＡＰＰ３０；（ｂ）ＰＰＡＰＰ３０（５０＂Ｃ，２４ｈ）：（ｃ）ＰＰＭＡＰＰ３０；（ｄ）ＰＰＫＡＰＰ３０（５０＂Ｃ，２４ｈ）：Ｓｃａｌｅ—ｂａｒｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔ４０眦＾暮ｖｏｌ∞‘一山垂Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（℃）图７ｃｕｒｖｅｓｉｎａｉｒ。
（ａ）ＰＰ；（ｂ）ＰＰＡＰＰ３０；（Ｃ）ＰＰＭＡＰＰ３０（ｄ）ＰＰＲＡＰＰＥＲｌ／１１１２０１ｉ年０４月・环境技术试的Ｖ＿ｏ级。
根据以上数据。
可以看出选用ＭＦ树脂微胶囊化ＡＰＰ与ＤＰＥＲ可以明显提高其ＰＰ阻燃复合物的阻燃性能。
为了检测微胶囊化对ＰＰ阻燃复合材料耐湿热性能的影响，我们研究了热水浸泡前后复合材料氧指数以及垂直燃烧级别的变化（表４）。
经过５０＂Ｃ热水处理后，ＰＰ／ＡＰＰ的氧指数从２０．ｏ％下降到１７．５％。
而ＰＰ／ＡＰＰ／ＤＰＥＲ体系氧指数基本上下降了５％左右。
对于添加ＡＰＰ和ＤＰＥＲ混合物的微胶囊【ＭＣ（Ａ＆Ｄ）】的阻燃ＰＰ体系经过热水处理后的氧指数只是稍微有所降低，垂直燃烧级别基本没受影响。
热水处理前后，ＰＭＡＤ３／１和ＰＭＡＤｌ，ｌ体系的垂直燃烧级别没有变化（仍为Ｖ＿ｏ）。
图８为ＰＰ／ＡＰＰ／ＤＰＥＲ（ＰＡＤ１／１）与ＰＰｆＭ（Ａ＆Ｄ）（ＰＭＡＤ１／１）在热水处理前后断面的扫描电镜图。
从图ａ可以很清楚看到阻燃剂颗粒（ＡＰＰ，ＤＰＥＲ）与基体有很明显的界面，且很多颗粒万方数据ＳａｍｐｌｅＣｏｄｅＰＰ（％）ＡＰＰ（％）ＤＰＥＲ（％）ＭＣ（Ａ＆Ｄ）（％）ＰＰ１００｛｝｜ＰＡＰＰ７０３０｜｝ＰＤＰＥＲ７０｜３０｝ＰＡＤ３／ｌ７０２２．５７．５｜ＰＡＤ１／１７０１５１５｜ＰＡＤｌ／３７０７．５２２．５｜ＰＭＡＤ３／１７０｝？３０（ＡＰＰ／ＤＰＥＲ３／１）ＰＭＡＤ１／１７０｜｛３０（ＡＰＰ／ＤＰＥＲ１／１）Ｐ姒Ｄｌ／３７０｜｛３０（ＡＰＰ／ＤＰＥＲ１／３）表３ＦｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆＦＲＰＰｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＩＦＲａｎｄＭＣＩＦＲＥｕｎｎｖ。
聚丙烯阻燃剂研究
聚丙烯阻燃剂研究周文英,艾 涛,安群力(西北工业大学理学院应用化学系,陕西西安 710072)摘要:介绍了阻燃聚丙烯阻燃机理,综述了聚丙烯阻燃剂的最新进展,重点探讨了无机阻燃剂和膨胀型阻燃剂及纳米阻燃剂,评述了各类阻燃剂的优缺点和发展趋势。
高效阻燃、低烟、低毒、多功能、精细复合型阻燃剂将是未来聚丙烯阻燃剂发展方向。
关键词:阻燃机理;阻燃剂;聚丙烯基金项目:陕西省教育厅专项课题(05J K 234) 聚丙烯(PP )是一种通用塑料,因具有加工方便、力学、电绝缘及耐化学药品优异、无毒、密度小、质量轻等特点而被广泛用于汽车、家电、纺织、建筑等行业[1]。
然而因为PP 氧指数低,易燃烧,且燃烧发热量大,产生大量熔滴,极易传播火焰,所以在许多领域的应用受到了限制。
目前PP 的阻燃方法主要是添加阻燃剂法,此法工艺简单易行,可选用的阻燃剂种类多、成本较低,是阻燃型PP 主要制备方法。
本文总结了近年来国内外添加阻燃剂型PP 研究的最新研究进展,并分析了阻燃机理,评述了阻燃剂的优缺点。
1 阻燃机理[2]PP 阻燃剂阻燃机理大致分以下几类:a.中断连锁反应,终止PP 燃烧的自由基链反应。
如卤系阻燃剂在较高的温度下分解,释放出HX ,HX 捕捉PP 燃烧过程中产生的自由基,中断燃烧链反应达到阻燃目的。
b.吸收PP 燃烧热分解产生的热量,降低体系温度。
如氢氧化铝及硼酸类无机阻燃剂。
c.稀释可燃性物质的浓度和氧气浓度,使之降至着火极限以下。
d.促进聚合物成碳,减少可燃性气体的生成。
在材料表面形成一层膨胀多孔的均质碳层,起到隔热、隔氧、抑烟、防止熔滴的作用,达到阻燃的目的。
磷系及膨胀型阻燃剂主要是该阻燃机理。
以上几种阻燃机理往往同时适用于复合型阻燃剂如锑2卤、磷2卤、磷2氮协同体系中。
2 聚丙烯阻燃剂研究进展2.1 无机阻燃剂无机阻燃剂无毒、热稳定性好、抑烟,受热时放出水且吸收大量热量,所产生的水蒸气可稀释可燃性气体浓度并隔绝空气;产生的耐水金属氧化物形成一层固相的保护层阻止燃烧反应继续进行。
膨胀型阻燃剂对聚丙烯力学性能的影响
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，
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( 化学 纯 )
，
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，
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ME L 为 三 因 素 ，
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膨 胀 型 阻 燃 材 料 燃 烧过 程
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，
2
6
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膨胀 阻 燃 体 系各 组 分 的质量
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( 化学 纯 )
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湿性
。
，
使 E VA 包 覆 阻燃 剂
：
，
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68
隔氧
抑烟
，
按IF R
膨胀型阻燃剂在阻燃聚丙烯中的应用
无机 物 和炭 残余 物 ， 体 系进一 步 发 泡 ； ） 且 （ 反应接 近 完 ５ 成 时 ， 系胶 化和 固化 ， 体 最后 形成 多孔 泡沫 炭 层 。这 层 多 孔 的炭 层 作 为 屏 障 阻 止 了热 量 的 传 递 和 氧 气 的 扩 散， 有效 地 阻止 和 延 缓 了 聚合 物 的热 降 解 ， 止 了挥 防
聚丙烯（Ｐ Ｐ） 是全球产量最大的树脂之一， 具有生产 成本低， 综合力学性能好， 无毒 、 质轻 、 耐腐蚀 、 电性能
好 、 加工 、 回收等 诸 多优 点， 被 广泛 用 于包 装 、 易 易 他们
燃 剂 主要 用 于含 氧 高 聚物 ， 大 的 局 限， 磷 系 阻燃 有较 且
剂 中 的红 磷 由于颜 色 较重 ，所 以不 适合 对 颜色 要求 较
作 用 ， 炭 层 经 由 以下几 步形 成 ：１ 较 低 温 度下 ， 此 （） 在 由酸 源 放 出能 酯化 多元 醇 和可 作 为脱 水 剂 的无 机 酸 ；
（ 在 稍 高 于放 出酸 的温 度 下 ， 机酸 与 多元 醇 进 行酯 ２ ） 无
裂 时可形成有毒致癌 的多溴代 二苯并 二嗯烷（Ｂ Ｄ ＰＤ ）
维普资讯
综 述
膨 胀 型 阻燃 剂 在 阻燃 聚 丙 烯 中的应 用
李楠 贾润 礼 付 松
中北 大学化学工程系 山西 太原 ０ ０ ５ ３０ １
摘 要 ： 述 了 阻燃 聚 丙 烯 的发 展 概 况 ， 简 重点 阐述 了膨 胀 型 阻燃 剂 的 阻燃 机 理 及 其 在 阻燃 聚 丙 烯 中 的 应 用现 状 ， 叙述 了一 些 典 型 的膨 胀 阻燃 体 系及 特 点 ， 述 了膨 胀 型 阻燃 剂 的 发 展 方 向 。 并概 关 键 词 ： 丙 烯 膨胀 型 阻燃 剂 阻燃 机 理 研 究 现 状 发 展 方 向 聚
新型膨胀阻燃剂对聚丙烯阻燃作用的研究
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膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的研究
膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的研究郝智;尹宏;何敏;唐圣福;郭建兵【期刊名称】《贵州工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2007(036)006【摘要】采用聚磷酸铵(APP)和Deflam(敌火龙)分别对聚丙烯(PP)进行了填充改性,研究了两者对PP力学性能、阻燃性能、结晶性能的影响.结果表明:在PP中分别加入APP和Deflam,都可改善PP的阻燃性能,并且后者对PP的阻燃效果更好.在阻燃性能改善的同时,复合体系的弯曲模量和弹性模量明显提高,但抗拉强度和冲击强度降低.APP和Deflam在PP中都具有成核剂作用,可使PP的结晶过程在较高温度下进行,但Deflam对PP的成核效果不如APP.【总页数】4页(P36-39)【作者】郝智;尹宏;何敏;唐圣福;郭建兵【作者单位】贵州大学,材料科学与冶金工程学院,贵州,贵阳,550003;贵州省材料技术创新基地,贵州,贵阳,550014;贵州大学,机械工程学院,贵州,贵阳,550003;贵州大学,材料科学与冶金工程学院,贵州,贵阳,550003;贵州大学,材料科学与冶金工程学院,贵州,贵阳,550003;贵州省材料技术创新基地,贵州,贵阳,550014【正文语种】中文【中图分类】TQ325.14;TQ314.248【相关文献】1.膨胀型阻燃剂PEPA/MP阻燃聚丙烯的研究 [J], 邱桂花;姜兴三;张瑞蓉;于名讯;范香翠2.凹凸棒土协同膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的研究 [J], 顾飞;任强;李锦春3.磷-氮膨胀型阻燃剂和溴系阻燃剂复配阻燃聚丙烯的研究 [J], 李豪;何园;吴燕鹏;刘保英;房晓敏;丁涛4.含磷、氮聚硼硅氧烷的合成及其与膨胀型阻燃剂协同阻燃聚丙烯的研究 [J], 周日敏;张海丽;赖学军;李红强;尹昌宇;谢华理;曾幸荣5.磷-氮大分子膨胀型阻燃剂及其阻燃聚丙烯的研究进展 [J], 赖学军;邱杰东;曾幸荣;李红强;周日敏;谢华理;张亚军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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V o l.14高分子材料科学与工程N o13 1998年5月POL Y M ER M A T ER I AL S SC IEN CE AND EN G I N EER I N G M ay1998聚丙烯膨胀阻燃剂PPN的研究α李 伟 李 晖 冯开才 叶大铿(中山大学化学系,广州,510275)摘要 合成了一系列聚丙烯(PP)的膨胀阻燃剂PPN,红外光谱显示PPN为蜜胺(M EL)交联聚磷酸胺结构。
PPN 尼龙66(PA66)复合组分对PP有良好的阻燃作用,阻燃体系氧指数最高可达34.2。
实验认为,M EL对该阻燃PP 体系的磷氮协同效应有较大的影响。
关键词 聚丙烯,膨胀阻燃剂,蜜胺交联聚磷酸胺,磷氮协同效应 膨胀阻燃剂(IFR)是一种新型无卤素阻燃剂。
由于其具有燃烧时烟雾少、放出气体无害及生成的炭层能有效的防止聚合物熔滴的优点,十分适于聚丙烯(PP)的阻燃。
膨胀阻燃剂通常含有炭化剂、炭化催化剂及膨胀剂3类组分。
以往多以聚磷酸铵(A PP)、多元醇及蜜胺(M EL)复合组分作为PP的膨胀阻燃剂[1]。
其缺点是多元醇和A PP之间易发生醇解反应,而且多元醇本身易吸潮,从而影响到阻燃材料的电学性能及耐候性能。
本工作合成了一系列不同配比的M EL交联结构的聚磷酸胺PPN作为阻燃PP体系的炭化催化剂及膨胀剂、以尼龙66(PA66)为炭化剂、可使PP 获得良好的阻燃性。
而以A PP PA66作为PP阻燃剂、体系氧指数(O I)明显下降。
我们认为这种差异主要是由于M EL对阻燃体系的磷氮协同效应的影响所致。
另外,M EL的存在有利于体系形成结构紧密的膨松炭层,也会提高阻燃PP的氧指数。
由于体系中不含有多元醇的组分,并且PPN的吸潮性小于A PP,有利于提高阻燃PP的抗吸潮性.1 实验部分1.1 主要原料及药品聚丙烯:M O ST EN PETR I M EX公司产品。
尼龙66:岳阳纺织化工总厂产品。
磷酸:化学纯(含量≥85%),南京化学试剂厂产品。
蜜胺:化学纯,四川化工总厂产品。
尿素:化学纯,广东台山化工厂产品。
1.2 主要设备及仪器热重分析仪:T GS22,美国Perk in2E l m er公司产品。
傅里叶变换红外光谱仪:N ico let205型,美国产品。
氧指数测定仪:HC22型,江宁县分析仪器厂产品。
1.3 实验方法1.3.1 磷氮膨胀阻燃剂PPN的合成和预处理:将M EL、磷酸和尿素按照一定投料顺序比,先进行低温预反应,然后经高温固化,得到膨松质脆的白色固体产物PPN,冷却后经球磨机粉碎,过孔径0.074 mm(200目)的筛网,置于干燥器中备用。
T ab.1为不同代号PPN合成时的P M EL摩尔比。
Tab.1 Syn thesis ra tio of PPN and P M EL m ol ra tioPPN9PPN7PPN5PPN4PPN3PPN2 P:M EL(mo l)11.529.006.425.163.842.681.3.2 聚磷酸铵(A PP)的合成和预处理[2]:将摩尔比为1.2∶1的尿素和磷酸置于不锈钢容器中,于150～160℃油浴加热搅拌10m in,得到澄清透明的溶液。
将该溶液放入已预热到250～260℃的烘箱中,经发泡、聚合、固化3个阶段,共需时45m in,得到膨松质脆的白色固体产物,冷却后经球磨机粉碎,过孔径0.074mm(200目)的筛网备用。
1.3.3 阻燃样品的制备:称量好聚丙烯,以及膨胀阻燃剂,置于210～220℃的控温混料平台上,进行粘流态混合,混合均匀后放入模具,置于油压机下,于16M Pa压力下压片。
氧指数测定按照A STM-D2836-77标准进行,点火源为丁烷气体。
2 结果与讨论2.1 PPN的结构与热性能分析α收稿日期:1996-01-02 联系人:冯开才.第一作者:李 伟,男,28岁,硕士.F ig .1分别为M EL 和合成的A PP 及两种不同合成配比的PPN 的红外谱图,M EL 谱图中3000c m 21以上有N -H 伸缩振动峰,其吸收非常特征。
A PP 中铵盐N H +4伸缩振动峰在3200c m 21及1420c m 21,P =O 吸收峰在1271c m 21,899c m 21为P -O -P 吸收峰。
在PPN 中已无M EL 的N -H 吸收峰,表明M EL 中全部的2N H 2都已参加反应。
而PPN 中新出现以下几个峰:1679c m 21吸收峰应该是M EL环结构中C =N 伸缩振动峰受2N H +3影响,向高波数位移;1510c m 21为均三嗪的骨架振动峰;而1400c m 21可能是A PP 中N H +4的伸缩振动峰。
在低波数指纹区域,PPN 与A PP 有极其相似的吸收,这表明PPN 中可能有A PP 链段存在。
F ig .1 I nfrared spectra of M EL ,APP ,PPN 2and PPN9为了进一步验证PPN 的结构,我们将PPN 粉末加入N aO H 溶液,加热至100℃,这时有N H 3放出,同时,PPN 开始有部分溶解。
保持沸腾1.0h 后冷却,将过滤所得白色不溶粉末干燥后,用红外光谱鉴定为M EL 。
所以可以确认M EL 在PPN 中以盐的形式存在,环结构保持不变。
由此可以推测PPN 的结构如式(1)所示,即以M EL 为交联点的A PP 。
F ig .2为A PP 和PPN 的热重分析曲线。
由图可知PPN 在250℃前保持稳定,可以满足聚丙烯的加工条件。
250℃后,PPN 与A PP 都有两个失重过程,其温度区间也大致相同,但最大失重速率温度(T m )则有所不同。
PPN 在250～450℃约失去总质量的34%,而A PP 在此温度段仅失去总质量的10%。
故PPN 在250～450℃温度段放出气体量明显多于A PP ,这是由于PPN 中M EL 结构在较高温度下会分解放出大量的不可燃的氮气所致。
而实验表明在此温度段膨胀阻燃体系的炭层不断生成,所以含有M EL 的PPN 可以对炭层起到良好的膨胀作用,形成结构致密的多孔炭层,有效的隔绝热量,抑制氧气及可燃性气体的扩散,从而有利于氧指数的提高。
F ig .2 TG and D TG curves of APP and PPN 5under a irH eating rate 10℃ m in ;——:A PP ;222:PPN 5.PPN 的热降解反应虽然没有前人系统研究过,但M EL 磷酸盐的热降解反应则已有系统的研究[3]。
对应T G 曲线的两个失重峰,第一失重峰主要是PPN 受热生成聚磷酸和M EL ,放出氨气及水蒸气。
同时M EL 会发生如式(2)所示的缩聚反应,进一步放出氨气。
2C 3H 6N 6-N H 3C 6H 9N 11-N H 3C 6H 6N 10-N H3C 6H 3N 9(2)另外,M EL 也会有直接气化挥发。
第二失重峰为M EL 衍生物和聚磷酸发生复杂的反应,生成一种热稳定好的高交联高分子(PNO )x 。
有人认为其生成是磷氮协同阻燃效应产生的原因,这一段反应过程放出的气体挥发物主要是聚磷酸。
与PPN 对比,A PP 的热解降过程相对简单,300～500℃放出N H 3,生成聚磷酸,450～750℃主要放出聚磷酸,此时残留物主要是高交联态的聚磷酸。
2.2 PPN PA 66复合组分对PP 阻燃性的影响2.2.1 PPN PA 66不同配比对PP 阻燃性的影响:实验表明,作为炭化催化剂及膨胀剂的PPN 和作为炭化剂的PA 66,它们的配比会影响阻燃效果。
通过考察其配比对氧指数的影响可以了解彼此之间的协06高分子材料科学与工程1998年 同作用。
F ig .3所示曲线为PPN 7 PA 66、PPN 5 PA 66及A PP PA 66聚丙烯膨胀阻燃体系中,炭化催化剂(CC ) 炭化剂配比变化时的氧指数曲线。
图中标有3条虚线,其中(a )、(b )分别是理论上,PPN 5、PA 66各自随着添加量的不同对阻燃PP 的影响,而(c )为PPN 5及PA 66复合使用时,理论上对阻燃PP 的影响。
对比曲线和虚线c 可以看出PPN 与PA 66共同作用于PP 时,阻燃效果明显优于两种组分单独使用时的阻燃效果加合值。
并且PPN 与PA 66之间存在着最佳配比,使体系的阻燃性最好。
当PPN ∶PA 66(质量比)=5∶1时,氧指数有最高值。
所以PPN 与PA 66之间存在着协同阻燃作用,我们认为属于磷氮协同效应。
F ig .3 D ependence of O I on co mposition of PP f illed withIFR对比A PP PA 66 PP 体系,虽然也存在着类似的协同作用,但远逊于PPN PA 66 PP 体系。
说明了PPN 中M EL 结构的存在对体系的磷氮协同效应的产生有促进作用。
而且M EL 相对含量的不同影响了协同效应的大小,由此决定了图中不同代号的PPN 其氧指数曲线位置的差异。
2.2.2 PPN 中P M EL 值对阻燃效果的影响:不同配比PPN 的阻燃性能不同,存在一定的P M EL 的配比的PPN 与PA 66复合使用时,可使PP 达到最佳的阻燃效果。
我们以合成PPN 时H 3PO 4与M EL 的摩尔比值来衡量PPN 的阻燃效果,以P M EL 表示。
将PPN PA 66的质量比分别固定为5∶1和3∶1,考察P M EL 值对阻燃PP 氧指数的影响,可以得到如F ig .4的曲线。
由图可知,PPN 中M EL 相对含量对体系磷氮协同效应的影响趋势。
开始时随P M EL 值不断变大,体系O I 值递增,磷氮协同效应也呈上升趋势。
但P M EL 超过一定值后,体系的O I 值下降,磷氮协同效应也呈下降趋势,即随着P M EL 值的变化,体系中M EL 相对含量不同会造成磷氮协同效应变化过程中出现一最大值,它与氧指数的峰值相对应。
由F ig .4可知,此时的P M EL 值在6～7之间,具有此值的PPN 为PPN 5。
说明在我们合成的一系列PPN 中,PPN 5是最佳的阻燃剂,当PPN 5 PA 66复合使用时,阻燃PP 氧指数可达34.2。
F ig .4 D ependence of O I on mole ratio P M EL i n IFR -PPsyste m 1:PPN PA 66=3 1(m ass );2:PPN PA 66=5 1(m ass )2.3 聚丙烯膨胀阻燃体系热性能分析F ig .5为PPN 5 PA 66 PP 体系与A PP PA 66 PP 体系在空气和氮气中热失重曲线,可以看出无论是在空气还是在氮气条件下,PPN 5 PA 66 PP 体系最大失重峰温度比A PP PA 66 PP 体系低。