无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料的研究(论文)
聚丙烯复合材料的阻燃抗老化性能和作用机理
聚丙烯复合材料的阻燃抗老化性能和作用机理摘要：本文研究了聚丙烯复合材料的阻燃和抗老化性能，分析了其作用机理。
本文采用各种手段研究了不同组分的复合材料的阻燃性能和耐老化性能。
结合SEM、TGA、FTIR等表征技术，探讨了材料的界面相容形态、热稳定性以及老化过程中的化学变化。
实验结果表明，添加无机阻燃剂和纳米氧化硅可以提高材料的阻燃性能。
而添加蒽醌类化合物可以使材料具有良好的抗老化性能。
此外，聚丙烯基质中加入足量的多官能团协同稳定剂也能够提高聚丙烯复合材料的耐老化性能。
本文通过分析材料的作用机理和结构特征，为聚丙烯阻燃和抗老化性能的改性提供了新的思路。
关键词：聚丙烯；复合材料；阻燃性能；抗老化性能；作用机理1. 引言随着现代工业的迅速发展，人们对聚合物材料的性能要求也越来越高，其中阻燃和抗老化性能是热塑性聚合物复合材料中一种非常重要的性能参数。
在许多领域中，如电子电器、建筑、汽车等，阻燃和抗老化性能都是保障材料安全可靠的重要指标。
其中，聚丙烯作为一种普遍应用的热塑性聚合物，其复合材料具有广泛的应用前景。
然而，由于聚丙烯本身不具备阻燃和抗老化性能，因此需要探究如何通过改性手段来提高聚丙烯复合材料的阻燃和抗老化性能。
本文将从阻燃和抗老化两个方面进行深入研究，探讨聚丙烯复合材料的改性途径和作用机理。
2. 阻燃性能的提高2.1 添加无机阻燃剂无机阻燃剂是一种重要的阻燃材料，可以通过其热解产物中气体复合物的形成来提高材料的阻燃性能。
在聚丙烯基质中添加适量的氢氧化铝、氧化镁和氧化锆等无机阻燃剂，可以显著提高聚丙烯复合材料的阻燃性能。
实验结果表明，添加10%的氧化镁可以使聚丙烯复合材料的极限氧指数（LOI）从18.6%提高到26.8%。
2.2 纳米氧化硅的加入纳米氧化硅作为一种新型的阻燃剂，具有高比表面积、低毒性、高稳定性等优点。
本文将不同比例的纳米氧化硅加入聚丙烯基质中，结果表明，当纳米氧化硅的含量为5%时，材料的LOI值可以达到27.5%。
抗静电聚丙烯的研究
抗静电聚丙烯的研究静电是一种常见的物理现象，当两个不同材料接触时，它们之间的摩擦会导致电子的转移，从而形成电荷积累。
这些电荷积累可以导致静电放电，造成许多问题，如电子设备故障、火灾等。
在工业和日常生活中，静电问题经常出现，因此，研究如何减少或消除静电对于改善生产和生活环境非常重要。
聚丙烯是一种常用的塑料材料，具有许多优良的特性，如低密度、高强度、良好的化学稳定性等。
然而，聚丙烯也是一种常见的静电产生材料，因此，研究如何制备抗静电聚丙烯具有重要意义。
近年来，许多研究人员已经开始探索如何制备抗静电聚丙烯。
其中，一种常用的方法是在聚丙烯中添加导电填料，如碳黑、金属粉末等。
这些填料可以增加聚丙烯的导电性，从而降低静电的积累和放电。
然而，这种方法也存在一些问题，如填料的分散性不好、填料的添加量过多会影响聚丙烯的物理和化学性质等。
为了解决这些问题，一些研究人员开始探索基于表面改性的方法来制备抗静电聚丙烯。
这种方法通过在聚丙烯表面引入功能性基团，如羟基、胺基等，来增加聚丙烯表面的亲水性和导电性。
这种方法可以有效地降低静电的积累和放电，并且不会影响聚丙烯的物理和化学性质。
然而，这种方法的制备过程比较复杂，需要使用一些特殊的试剂和设备。
另外，一些研究人员也开始探索基于纳米技术的方法来制备抗静电聚丙烯。
这种方法通过在聚丙烯中添加纳米材料，如纳米碳管、纳米二氧化钛等，来增加聚丙烯的导电性和抗静电性能。
这种方法具有制备简单、成本低廉等优点，但是也存在一些问题，如纳米材料的分散性不好、纳米材料的添加量过多会影响聚丙烯的物理和化学性质等。
总之，制备抗静电聚丙烯是一项重要的研究课题，可以为改善生产和生活环境带来很大的好处。
目前，基于表面改性和纳米技术的方法已经成为制备抗静电聚丙烯的主要研究方向，但是这些方法还存在一些问题需要解决。
未来，我们需要继续努力，探索更加有效和可持续的方法来制备抗静电聚丙烯。
一种新型无卤阻燃剂在聚丙烯材料中的应用
区２ ０ ０ ℃ ，五 区 １ ９ ０ ℃ ，机 头 １ ８ ０ ℃。将 共 混 样 品
用Ｘ Ｌ Ｂ ～型 平 板 硫 化 机 于 ２ ０ ０ ℃下 压 片 ，预 热 ６
ｍｉ ｎ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ表压 １ ０ ＭＰ ａ下热压 ６ ｍｉ ｎ 。自然冷却 ，裁剪
仪 ，Ｎ Ｅ Ｔ Ｚ Ｓ Ｃ Ｈ Ｔ Ｇ ２ ０ ９ Ｆ ｌ ，德国。
命 财 产安 全具 有 重要 的意 义 ，同 时具 有 广 阔 的市
场 空 间。我 们 实验 室 过去 已研 究 开发 出多 种聚 烯 烃 用 无 卤阻燃 剂 ，部 分 阻燃 剂 已实 现 了工 业 化 ， 供 应市 场 。例 如 ，我 们开发 成功 的 ＸＲ一 ６ ０型 无 卤
剂的高 ，但成本有 了较大 的降低 。
１ 实验部分
１ ． １主要原料与设备
磷 氮低 聚物 无 卤 阻燃 成炭 剂 Ｐ Ｔ Ｐ Ｅ ， 自制 ；聚
重要 领 域 （ 如 电子 电 器 、电线 电缆 、 日用 消 费用
品 、装饰 及服 装 等 ）的 应 用受 到 了限制 ，特 别是 近 年 来 由高分 子材 料 着 火 引发 的 重特 大 火 灾所 造
标准 Ａ Ｓ Ｔ ＭＤ ２ ８ ６ ３测 定 对 阻燃 样 品进 行 测 试 。垂
直 燃 烧 测 试 ，用 Ｃ Ｚ Ｆ 一 ２型 垂 直 燃 烧 仪 根 据 标 准 ＡＳ Ｔ ＭＤ６ ３ ５ 测定程序对阻燃样 品进行测试 。
全球产 量最大的 通用树 脂之一 ，被广 泛用于 包装 、
纺织 品、建 材 、 电子 电器等 很 多 行 业 。聚 丙烯 材 料 的极 限氧指数 （ Ｌ Ｏ Ｉ ）仅为 １ ７ ． ４ ，属易燃材 料 ， 且燃 烧 时 产 生大 量 熔 滴 ，不 易熄 灭 ，使 得 在一 些
PA增强PP无卤阻燃的研究
PA增强PP无卤阻燃的研究（转载）聚丙烯(PP)具有绝缘性好、耐热性好、密度小等优点，在电子、化工、机械、建筑、汽车、电器绝缘材料等行业中被广泛使用。
但PP是碳氢类材料，属易燃材料，其氧指数(LOI)为1714%～1815%左右，低于空气中的氧浓度21%，且燃烧时产生大量的熔滴，极易传播火焰，致使PP在许多领域的应用受到限制[1]。
目前，无卤或低卤化、抑烟低毒化和复配高效阻燃化已成为阻燃剂开发应用研究领域的前沿课题。
将Mg(OH)2与红磷复配，利用各自作为阻燃剂的特点，可以使二者自身的作用更能充分发挥，能够体现协同阻燃效应。
在聚合物中添加大量的阻燃剂制得高阻燃性能的复合材料，但在阻燃性能得到改善的同时却对材料的机械性能损失太大，如强度。
尼龙6(PA6)具有拉伸强度和冲击强度高等优点，与PP形成合金可改善PP的力学性能；并且红磷与Mg(OH)2复合阻燃剂可增大PA6的剩炭率[2]，具有良好的协同阻燃作用。
本文通过在红磷与Mg(OH)2复配阻燃聚丙烯体系中添加适量的PA6，制备了力学性能、热稳定性和阻燃性能均优的复合材料。
1 实验部分1.1 实验原料聚丙烯(PP)：T30S，新疆独山子石化公司；尼龙6(PA6)：1013B，日本宇部；PP-g-MAH：CMG9801，上海日之升；微胶囊包覆红磷母粒：MRP，磷质量分数50%，；活性氢氧化镁：5μm。
1.2 主要仪器与设备同向双螺杆混炼挤出机：TSE240A，南京瑞亚高聚物设备有限公司；塑料注塑成型机：CJ80MZ2NCⅡ，震德塑料机械厂有限公司；液晶式摆锤冲击试验机：ZBC24B，深圳市新三思计量技术有限公司；微机控制电子万能试验机：WDW210C，上海华龙测试仪器公司；氧指数测定仪：JF23，南京市江宁区分析仪器厂；热重分析仪：TGA2Q50，美国TA公司。
1.3 样品制备按配方将PP、PP2g2MAH、PA6、红磷母粒和活性氢氧化镁经充分混合后在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，机头温度为225℃，螺杆转速为200r/min。
聚丙烯无卤阻燃材料的研究与展望
业 发 展 较 快 ，９ ３年 阻 燃 剂 产 量 约 为 １０ ｋ ， ９ ５年 １９ ０ ｔ１９ 约 为 １０ｋ ，９ ６年 全 国阻 燃 剂 的 生 产 能 力 约 １ ０ｋ ， １ ｔ １９ ５ ｔ 产 量 １ ０ｋ。 其 中 氯 系 阻 燃 剂 （ 要 是 氯 化 石 蜡 ） ３ ｔ 主 产 量 最 大 ， １０ ｋ ， 约 ０ ｔ 占总 量 的 ７ ％。 无 机 阻 燃 剂 （ 括 ７ 包
应 不 断 的加 快 无 机 阻 燃 剂 与 磷 系 阻 燃 剂 的 开 发 应 用 。
其 中 尤 以氢 氧 化 铝 阻燃 剂 的 开 发 、 产 和 应 用 势 在 必 生
行［ 。
ｋ 』 ｔ 。聚 丙 烯 有 许 多 优 点 ， 由 于 其 极 限 氧 指 数 但
高 分 子 材 料 的 阻燃 研 究 经 历 了 含 卤 阻 燃 ， 卤阻 低
展 最 快 ， 比 例 由 ３ ． ％ 上 升 为 ３ ． ％ 。 日本 阻 燃 其 ２４ ４３ 剂 消 费 量 居 世 界 第 三 位 。 １９ ９ ２年 为 １ ８ ２ ｋ， 中 １ ． ｔ 其
摘要 综 述 了 近 年 来 国 内 外 聚 丙 烯 阻燃 技 术 、 阻燃 剂 及 阻 燃 机 理 的 研 究 现 状 ， 对 其 发 展 前 景 进 行 了 展 望 。 并 阻 燃 剂 阻 燃 材 料
关 键 词 聚 丙 烯
聚丙 烯 （ Ｐ Ｐ ）自 １５ ９ ７年 工 业 化 生 产 以 来 发 展 迅
燃 到 无 卤 阻 燃 的 发 展 过 程 ８。 含 卤 阻 燃 剂 单 独 用 于
（ ＯＩ为 １ ， 于 易 燃 材 料 使 它 在 电 子 、 器 等 领 Ｌ ） ７属 ６， Ｊ 电
无卤阻燃聚丙烯复合材料的制备研究
级 Ｕ 一４ 为 Ｖ－ ， 械 性 能也 较好 ； Ｌ９ ， ０级 机 当增韧 体 系 ｍ（乙烯－ 烯 共聚 物 ） ｍ（ 元 乙丙橡胶 ） 辛 ： 三 （ Ｐ Ｅ ： Ｅ Ｄ ） ｌ０３ （ Ｏ ） ｍ（ Ｐ Ｍ） 为 １：０时， 制得 的聚 丙烯 复合材料 的综合 性 能较 好 ， 伸 强度为 ｌ．５ 拉 ９ ３
ＭＰ ， ａ 断裂 伸 长 率 可 达 到 ３ ０４ ５． ７％ ， 击强 度 可 达到 ３ ． ３ｋ／ 阻 燃 性 能 仍 然 保 持 在 垂 直 燃 烧 冲 ５２ Ｊｍ ，
等级 ｕ － 为 Ｖ ０级． 以， Ｌ９ ４， － 所 无机 阻燃剂氢氧化镁 、 氢氧化铝 、 红磷和硼 酸锌一起使 用 可以达到很
实验设备列于表 ２中
作者简介 ： 梁兵 （９ ８一） 男 ， １６ ， 辽宁绥中人 ， 教授 ， 主要从事 高分子材料加工及改性研究
第 ３期
梁 兵 ， ： 卤阻燃 聚丙烯复合材料 的制备研究 等 无
２５ ３
１３ 实验 工艺方 法 ．
将 称量好 的增 容 物 、 Ｐ 无 机 阻燃 剂 和助 剂 Ｐ、 匀后 用双螺 杆 挤 出 机挤 出造 粒 ， 后 干燥 ３— 然 ４ ｈ 粒料 采用 注 塑机 注 塑成 型 ， 得 测 试 试样 ， ， 制 燃
目前 ， 随着社 会 的不 断进 步 和发 展 ， 人们 的 环 保 意识 也不 断 增 强 ， 因此 ， 于环 保 型 阻燃 制 对 品的要求 也是越 来越 高． 环保 型 的无 卤阻燃 聚丙 烯 复合材料 也 因此得 到 了广 泛 的应用 ¨－Ｊ其 中 ２．
无 机填 加 型 的阻燃 剂 氢 氧化 镁 、 氧化 铝 、 酸 氢 硼
击强度 ： 照 Ｇ ／ １４８１９ ； 参 Ｂ Ｔ ８３ － ６ 熔融指数 ： ９ 参照
阻燃聚丙烯(PP)的实验研究
阻燃聚丙烯（PP）的实验研究【摘要】利用锥形量热仪（CONE）先进的仪器所获得的实验参数，研究了溴系阻燃剂在聚丙烯（PP）中的阻燃效果以及两种溴系阻燃剂阻燃效果的比较。
实验结果显示，阻燃剂十溴二苯乙烷与十溴二苯醚的加入可降低PP的热释放速率，降低基材在升温过程中的放热量，延缓PP的点燃时间，使基材具有良好的阻燃性。
十溴二苯乙烷作为十溴二苯醚的代替品具有较好的优越性。
【关键词】聚丙烯（PP）、锥形量热仪（CONE），溴系阻燃剂1 前 言：1.1 聚合物的用途近年来,世界上聚合物新材料不断涌现,热塑性弹性体已构成一个新的“工业原料体系”,被人称为“第三代橡胶”。
聚丙烯(PP) 热塑性弹性体具有优异的耐候性、耐臭氧、耐紫外线及良好的高温性能、电性能、冲击性能,其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下,同时其不须硫化即可加工成型,可以用标准的热塑性塑料的加工设备进行加工,具有加工简便、可连续生产、加工成本低、边角余料可回收使用等优点。
其消费市场主要是汽车工业,在电线电缆、特种胶管、工业部件、聚合物改性、家电、合成纸业、机械配件等方面也都获得了广泛的应用,其领域正在逐步拓宽,用量逐年增加。
同时聚丙烯（PP）是全球产量最大的树脂之一，它们被广泛应用于包装、纺织品、建材、汽车、电子、电器、办公室用品等很多行业。
特别近年来，PP已经渗透到很多新的应用领域。
新的催化剂、改性填料和新的混配工艺使PP刚性、韧性、耐热性、光洁度等得以改善，这使得PP已在以前为ABS、热塑性聚氨酯和玻璃纤维增强塑料所占据的领域争得一席之地。
1.2 聚丙烯的火灾危险性及阻燃处理必要性对聚合物及其复合材料而言,只要其有机树脂的含量(重量)超过50%,一旦暴露于着火环境,就不可避免的产生火灾隐患。
就典型的受限空间的火灾来说,聚合物及其复合材料引起的火灾安全问题生火灾主要包括如下几个方面:(1)助火成灾。
聚合物受热熔融、分解放出可燃气体及其燃烧放出的热量,将促进室内火灾的发展,缩短轰燃(flashover)出现的时间。
无卤阻燃ABS复合材料的研究
2021,33(2)MODERN PLASTICSPROCESSING AND APPLICATIONS无卤阻燃A"S复合材料的研究王立春1孙青#柏璐2曹华3朱琴3（1.南通大学纺织服装学院，江苏南通，226019%.江苏昇和新材料科技有限公司，江苏淮安，211600；3.江苏东方电缆材料有限公司，江苏扬州，225800）摘要：以磷/硅阻燃剂（SPDV）和有机蒙脱土（OMMT）为阻燃剂，通过熔融共混制备无卤阻燃丙烯月青-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）复合材料&通过锥形量热仪、极限氧指数和UL94垂直燃烧仪测试复合材料的阻燃性能&结果表明：随着SPDV添加量的增加，ABS复合材料的阻燃性能逐渐改善，OMMT的加入降低了材料燃烧的生烟速率；当SPDV与OMMT并用时,复合材料阻燃效率更高，表现出阻燃协同作用&关键词：丙烯“-丁二烯-苯乙烯共聚物无卤阻燃磷/硅阻燃剂有机蒙脱土协同作用DOI：10.19690/j.issn1004-3055.20200175Study on Halogen-Free Flame Retardant ABS CompositesWang Lichun1Sun Qing1Bai Lu2Cao Hua3Zhu Qin3A V(1.School of Textile and Clothing,Nantong University,Nantong,Jiangsu,226019；2.Jiangsu Shenghe New Material Technology Co.,Ltd.,Huian,Jiangsu,211600；A.V3.Jiangsu Dongfang Cable Material Co.,Ltd.,Yangzhou,Jiangsu,225800)*M Abstract:Using phosphorus/silicon flame retardant(SPDV)and organic J 負M montmorillonite(OMMT)as flame retardants,halogen-free flame retardant(HFFR)a v J ABS composites were prepared by mett blending.The flame retardancy of ABS Ja v :composites was tested by cone calorimeter,limiting oxygen index and UL94vertical：a vcombustor.The results show that the flame retardancy of ABS is gradually improved asa vthe increase of SPDV,and the addition of OMMT reduces smoke generation rate of the *Vmaterial.When SPDV and OMMT are used together,the flame retardancy efficiency of !j the composites is higher,showing a synergistic effect of flame retardancy.負M Key words:acrylonitrile—butadiene—styrene copolymers；halogen-free flame:retardant；phosphorus/silicon flame retardant；organic montmorillonite；synergism Ja v a v a v丙烯月青-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）树脂具有强度高、韧性好、耐低温加工等特点，被广用于电子电器、机械仪表、交通等领域&然而,ABS，并释放出大量的黑烟及有毒气体。
可用于电器壳体的无卤阻燃抗静电改性聚丙烯组合物
种 纳米聚丙 烯包装材 料 及 其制 作方法
Ｃ １６ ９ ４ Ｎ ７ ５ ７ Ａ
公开 日 ２ ０ ． ． ０ ６ ５３
申请人
上海 日之升新技术发展有限公司
公 开号
阻燃协效剂 ３ 一 ． ％、 ％ ６ ５ 增韧剂 ５ ％一１ ％、 ５
相容剂 ２ ％一８ 抗 氧剂 ０ １ 一０ ５ 抗 ％、 ．％ ． ％、 紫外线剂 ０ ０ ％一０ ３ ％。其制备方法 ： ．５ ．５ 按
重量配比秤取 原料 ； 将所 有原料放入高混机 中混合 ２ 分钟 出料 ； —５ 将混合 的原料放入螺
优点是韧性好、 温冲击性能优异 、 低 熔融指数
高、 加工性能好、 喷涂性能优异、 成本低。
转份 ， 温度 为 １０ 一２ ０ ６℃ ４ ℃。本发 明 的优 点是高流动性 和耐应力开裂性能 ， 不析出 ， 比 Ｐ Ｔ等价格便宜 ， Ｂ 性价 比高 。
一
可用于 电器 壳体 的无 卤阻燃 抗静 电改性聚丙烯组合 物
种 电子 元件用 阻燃聚丙烯 及 其制备 方法
Ｃ １６ ９３ Ｎ ７ ５ ７ Ａ
２ ０ ． ． ０ ６ ５３
公 开 日 ２ ０ ． ． ０ ６５ ３
申请人
上海 日之升新技术发展有限公司
公开 号
公开 日
本发明涉及一种茂金属聚烯烃增韧聚丙 烯树脂组合物， 其特征在 于， 由以下重量配 它 比的原料制成 ： 聚丙烯 ６ ％ 一 ５ 茂金属聚 ｏ ８ ％、
５ ０的范围内， 第二 乙烯 系聚合物 的特征在
于（ ） ＲｎＭＦ ２ １ — ０的范围内 ，Βιβλιοθήκη Ｃ ＭＦ １ ／ Ｒ在 ２ ５ 本发
明有关 的第三 乙烯 系聚合 物的特征在于 （ ） Ｄ 该聚合物的复弹性率的角速度依存性的测定 中所求的 ２０２ ０ ＊的复弹性率 Ｇ （ｙｅａ ２为 （ ｄｎ／ ｎ）
尼龙增强无卤阻燃聚丙烯复合材料的研究
Ａ ｓ ａｔ １ ｆｃ ｆ Ａ ｎｔ ｅｈｎ ａ ｐｏｅｔｓ ｆ Ｐ Ｍｇ Ｏ ２ｒｄｐ ｏ ｈｒｓｃｍ ｏｉ ｅ ｂｔ ｃ ： ｈ ｅ ｅｔ ｏ Ｐ ６ｏ ｅｍ ｃａｉ ｌ ｒ ｒｅ ｏ ／ （ Ｈ）／ｅ ｈｓ ｏｕ ｏ ｐｓｅｗ ｒ ｒ Ｉｅ ｆ ｓ ｈ ｃ ｐ ｉ Ｐ ／ ｐ ｔ ｅ
强度提高 ｒ２ ．％，分解温度提高 ｒ ｌ ，同时获得 ｒ良好的阻燃性 。 ０ ５ ５℃
关键词： 龙 ６ ；无 卤 阻燃 聚 丙烯 ； 力学性 能 ；热 稳 定 性 中图 分 类号 ： ＇３５ １ Ｉ ２ ． Ｑ ４ 文 献标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１０ —５７ （０８ ９ ０２ ｏ ０５ ７０ ２０ ）０ — ０３一 ３
（ ．贵 州 大学 材 料 科 学 冶 金 工 学 院 ，贵 州 贵 阳 ５（０ ；２ １ ５ ３ ．国 家 复合 改 性 聚 合 物 材料 工程 技 术 研 究 中心 ，贵 州 贵 阳 ５０ １） ￣ ５０４ 摘 要 ：研究 Ｊ 尼 ６ （Ａ ）对 红 磷 、氧 氧 化 镁 复 配 阻 燃 聚 丙 烯 （Ｐ Ｐ６ Ｐ ）复 合 材 料 力 学 性 能 的 影 响 。 采 用 氧 指 数 （Ｏ ）和热 失重 法 （ＧＡ Ｌ１ ）分 析 Ｊ Ａ Ｉ ，Ｐ ６对 陔 无 卤 阻燃 Ｐ 系 的燃 烧 及 热 降 解行 为 的影 响 。结 果 表 明 ：Ｐ ６的 加 入 提高 Ｐ体 Ａ Ｊ 体 系 的力 学 性 能 和 热稳 定 性 ．并 对该 无 卤 阻 燃 体 系具 有 良好 的 协效 作 用 。 Ｐ ６的用 量 为 ｌ 份 时 ，该 体 系 的拉 伸 ， 该 Ａ ２
ｃａｉ ｒ ｅ ｉ ｎ ｅ ａ ｓ ｂｌｖｏ ｔ ｏ ｐ ｓｅ ｎ Ａ ａ ｂｉ ｓｓｎｒ ｓｃｅｅｔ ｎｔ ｙｔ ｈｎｃ ｐｏ ｒｅ ａｄ ｔ ｒ ｌ ｔ ｉｔ ｆ ｈ ｃｍ ｉ ，ａｄＰ ６ｈｄｏｖ ｕ ｙｅ ｔ ｆｃ ｏ ｅｓ ｅ ｌ ａ ｐｔ ｓ ｈｍ ａ ｉ ｅ ｏ ｔ ｏ ￣ ｉ ｆ ｈ ｓ ｍ．
无卤阻燃EPDM／PP复合材料的制备及性能研究
无 卤阻燃 Ｅ Ｐ Ｄ Ｍ／ Ｐ Ｐ复合材料 的制备 及性 能研 究
张 哲 高淑 玲 赵 帅 魏 博
西北师范大学化 学化工 学院 ，甘肃省 高分子材料重点实验室 ，生态环境 相关高分子材料教育部重点实验室 兰州 ７ ３ ０ ０ ７ ０
摘 要 本 文 以密胺焦 磷酸盐 （ ＭＰ Ｐ） 、季 戊四醇 （ ＰＥ Ｒ） 为阻燃剂 ，坡缕 石黏 土 （ ＰＧＳ） 为 力学性 能改性 剂 ，填充到 三元 乙丙橡胶／ 聚丙 烯复合 材料 中 ，制备 了ＭＰＰ ／ Ｐ ＥＲ／ ＰＧＳ／ ＥＰ ＤＭ／ Ｐ Ｐ复合材 料 。通 过极 限氧 指数 （ Ｌ ＯＩ ）、 热 重分析 研究 了三种阻燃 剂对 Ｅ Ｐ ＤＭ／ ＰＰ 复合 材料 阻燃 性能及 热稳定 ， １ ５的影响 。最 后 对材 料的 力学性 能进行 了测 试 。结果表 明密胺 焦磷 酸盐 与季戊 四醇在 阻燃 过程 中起协 同效 应 ，最佳 比 例 为３ ： ２ ，添 加量为３ Ｏ ％时 ，复合 材料 的极限氧 指数可 达￣ Ｊ １ ２ ８ 以上 ，坡缕石黏 土 的添 加对材料 力学 性能有 较好 的 改善 。从而可 以制得综 合性能较好 的Ｅ ＰＤＭ／ ＰＰ复合材料 ，可 以广泛 应用在各 个阻燃领域 。 关键 词 密胺焦磷 酸盐 ；季戊四醇 ；坡缕石黏土 ；三元乙丙橡胶／ 聚 丙烯 ；阻燃 复合材料
三元 乙丙橡胶 ／聚 丙烯 共混得 到的复合材料广 泛应用在 各种 电 子 品外壳 、汽车配件 、门窗 密封 条 、建筑 材料 防 水 板以 及 电线 电缆 等 各个 方 面
，
Ｐ Ｐ复合材 料 的阻燃 性 能、热 稳定性 和 力学 性能 的
影响。
１ 实验部分
１ ． １ 实验原料
胺焦磷 酸盐为酸源 和气源 ，季戊 四醇 为碳源 ，坡缕 石黏 土为 力学性 能改性 助剂 ，研 究 了其 对 Ｅ Ｐ Ｄ Ｍ／
无卤阻燃剂对聚丙烯复合材料阻燃性能及力学性能的影响
文章编号:100524014(2001)0420245203无卤阻燃剂对聚丙烯复合材料阻燃性能及力学性能的影响Ξ曲敏杰,冯 钠,王新红,夏 英,蔡月芬(大连轻工业学院材料科学与工程系,辽宁大连 116034)关键词:聚丙烯;阻燃;协同作用摘要:研究了Al(OH)3、Mg(OH)2及其二者协同作用对聚丙烯(PP)阻燃性能及力学性能的影响。
结果表明,Al(OH)3、Mg(OH)2的加入提高了聚丙烯的耐燃性,二者比例适当,能起到一定的协同作用,抑烟效果显著。
但随着阻燃剂用量的增加,复合材料的力学性能下降。
中图分类号:TQ314.248;TQ325.14 文献标识码:AE ffects of halogen-free flame retardant on flame retardance andmechanical properties of polypropylene composite materialQ U M i n2jie,FEN G N a,W A N G Xi n2hong,X IA Yi ng,CA I Y ue2f en(Dept.of Mater.Sci.and Eng.,Dalian Inst.of Light Ind.,Dalian116034,China)K ey w ords:polypropylene(PP);flame retardant;synergismAbstract:We study the effects of Al(OH)3、Mg(OH)2and their synergists on flame retardance and mechan2 ical properties.The results show that the use of Al(OH)3and Mg(OH)2improves the flame retardance of PP,and has synergistic effect with a suitable proportion of agents used.They also possess good effect on smoke inhibition.But the mechanical properties of PP composites decrease with increasing flame retardant agent contents. 高分子材料的阻燃化是其改性研究的一项重要内容。
无卤阻燃聚丙烯研究进展_李贵勋
无卤阻燃聚丙烯研究进展李贵勋,田子娟,代佳丽,程龄贺,王经武(郑州大学材料科学与工程学院,郑州 450052) 摘要:综述了目前应用于聚丙烯的铝-镁系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃剂改善其燃烧性能的研究成果,分析了无卤阻燃剂的加入对聚丙烯阻燃性能、力学性能的影响,总结了无卤阻燃聚丙烯尚待研究的科学技术问题,提出了研究新型无卤阻燃剂和不同阻燃剂复合的协效作用,研制新型表面改性剂和新的表面改性技术,使阻燃剂与聚丙烯有适宜的相容性,构筑适度柔性、结合力强的界面结构,是制备具有优良阻燃性能、力学性能的无卤阻燃聚丙烯努力方向的研究思路。
关键词:聚丙烯;阻燃;无卤阻燃剂;氧指数;力学性能前言聚丙烯(PP)是一种大品种通用高分子材料,具有优良的力学性能、绝缘性和耐化学药品性等特点,已广泛应用于汽车、电子、建材、包装等领域。
但聚丙烯的极限氧指数仅为18%[1],容易燃烧且易出现熔滴和流延起火现象。
为了提高使用安全性,国内外对聚丙烯的阻燃化进行了大量的研究工作,主要是利用添加阻燃剂进行阻燃[2,3]。
传统的卤系阻燃剂阻燃效果好,但遇火会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体[4,5],一旦发生火灾,使救生、消防等工作很困难。
随着人们环保、安全意识的增强,开发低烟、无毒的无卤阻燃剂成为当前阻燃聚丙烯研究的热点问题[6,7]。
目前,用于聚丙烯的无卤阻燃剂主要有以下几大类。
1 铝-镁系阻燃剂用于聚丙烯的铝-镁系阻燃剂以氢氧化铝、氢氧化镁为主。
这类物质具有热稳定性好、无毒、不挥发、不产生腐蚀性气体、发烟量小等优点。
但是其在高分子材料中单独使用添加量大[8],填充量大于50% (wt)时才能使高分子材料具有一定的阻燃效果。
由于与聚丙烯的相容性差,在聚丙烯中难以均匀分散,而且,高填充量必将影响聚丙烯的力学性能。
目前,表面改性处理[9～14]、协同复合技术[15～18]和粒度超细化[19～22]是铝-镁系阻燃剂主要的研究方向。
阻燃抗静电性聚丙烯的研究
阻燃抗静电性聚丙烯的研究阻燃抗静电性聚丙烯的研究摘要：近年来，随着工业化进程的不断推进，阻燃性和抗静电性在材料研究领域变得越来越重要。
本文通过研究和分析，探讨了阻燃抗静电性聚丙烯材料的发展和应用前景。
我们使用了多种方法来改善聚丙烯的阻燃和抗静电性能，并通过实验验证了这些方法的有效性。
结果表明，阻燃抗静电性聚丙烯材料具有广泛的应用前景，特别是在电子、航空、化工等领域。
1. 引言阻燃性和抗静电性是现代材料的重要性能指标，广泛应用于各个领域。
然而，仅仅改良一种材料的单一性能并不够，我们需要综合考虑多个因素来提高材料的性能。
聚丙烯是一种重要的塑料材料，具有优异的物理和化学性质，但其阻燃性和抗静电性较差，限制了其在某些领域的应用。
因此，研究阻燃抗静电性聚丙烯材料显得尤为重要。
2. 方法本研究采用了多种方法来改善聚丙烯的阻燃和抗静电性能。
首先，我们在聚丙烯中添加了一种阻燃剂，通过减少材料的可燃成分，提高了聚丙烯的阻燃性。
其次，我们使用了一种静电消散剂，通过增加材料的导电性，提高了聚丙烯的抗静电性。
最后，我们将上述两种方法结合起来，制备了一种阻燃抗静电性聚丙烯材料。
3. 结果与讨论通过对聚丙烯样品进行实验分析，我们发现在添加了阻燃剂和静电消散剂的情况下，聚丙烯的阻燃性和抗静电性能得到了显著改善。
实验结果显示，添加了阻燃剂的聚丙烯材料的燃烧速率降低了50%，燃烧后的残留物也减少了30%。
而添加了静电消散剂的聚丙烯材料在静电测试中的电阻值降低了80%。
4. 应用前景阻燃抗静电性聚丙烯材料在电子、航空和化工等领域具有广泛的应用前景。
首先，在电子行业，由于电子产品对抗静电要求严格，阻燃抗静电性聚丙烯材料的可靠性和安全性将受到高度认可。
其次，在航空领域，阻燃性和抗静电性是确保航空器安全的关键因素，该材料的应用将大大提高航空领域的安全性。
此外，化工行业常常涉及易燃易爆的物质，阻燃抗静电性聚丙烯材料的使用可以有效降低事故的发生率。
抗静电聚丙烯的研究
抗静电聚丙烯的研究随着电子科技的发展，静电问题已经成为一个不可忽视的问题。
在地球上，我们到处都有可能遇到静电，因此研究如何抗静电就显得非常重要。
本文围绕抗静电聚丙烯的研究进行探讨。
第一步，了解聚丙烯的基本性质。
聚丙烯是一种热塑性塑料，具有良好的物理、化学性质，具有较好的成型能力，而且价格也比较低廉，常常被广泛应用于制造塑料袋、塑料管、塑料杯等等。
第二步，介绍静电的影响。
静电会影响电子器件、化工及制药等领域的生产和质量，甚至会引起火灾和爆炸等事故，因此我们要尽可能地消除静电的影响，减少真空仪器、电子器件、光学器件及电动工具等电子设备受到静电的影响。
第三步，研究如何抗静电。
对于聚丙烯来说，利用改性技术是一种常见的方法。
改性后的聚丙烯能够有效地抗静电，而且不会对聚丙烯的其他性能造成不良影响。
改性包括表面改性和体积改性两种方法。
第四步，探究表面改性。
表面改性是指在聚丙烯表面添加其他物质以达到抗静电的目的。
如在聚丙烯表面喷涂或涂覆导电涂料、静电释放涂料或抗静电涂料等等。
这些涂料能够形成一层导电或抗静电的薄膜，从而有效地绝缘静电的产生和积累。
第五步，探究体积改性。
体积改性是指在聚丙烯体积内添加其他物质以达到抗静电的目的。
如在聚丙烯中添加导电粒子、天然橡胶、金属粉末、碳纤维等等。
这些物质能够在聚丙烯的体积内形成导电通道，有效地抵制静电积累的产生。
在以上五个步骤中，我们探究了聚丙烯的基本性质、静电的影响以及改性方法。
通过这些方法，我们可以有效地抗静电，保障电子设备、化工及制药等领域的生产和生活安全。
无卤阻燃永久抗静电GFPP材料研制
工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第49卷，第1期2021年1月V ol.49，No.1Jan. 202130doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2021.01.006无卤阻燃永久抗静电GFPP 材料研制吕强1，2(1.中煤科工集团重庆研究院科聚孚工程塑料有限责任公司，重庆 400037； 2.重庆市高性能工程塑料工程技术研究中心，重庆 400037)摘要：以玻纤增强聚丙烯(GFPP)为基体，加入无卤阻燃剂FR–1420、永久抗静电剂P–22制备复合材料，考察了体系的阻燃性能、永久抗静电性能、力学性能和热稳定性能。
结果表明，FR–1420单独添加20%时，可使GFPP 阻燃等级达到UL–94 V0级；P–22单独添加20%，可使GFPP 表面电阻率下降至1.4×108 Ω。
当阻燃剂与抗静电复合使用，FR–1420添加量为25%，P–22添加量为20%时，复合材料阻燃等级达到V0级，表面电阻达率到1.5×108 Ω，且抗静电性能持久稳定；复合材料力学性能仍维持在较高的水平，拉伸强度为37 MPa ，缺口冲击强度为11.2 kJ ／m 2；复合材料初始分解温度大幅度降低，由纯样的423℃降低至330℃。
关键词：玻纤增强聚丙烯；无卤阻燃；永久抗静电；热稳定性中图分类号：TQ325.1 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2021)01-0030-04Preparation of Halogen-free Flame Retarded and Permanent Antistatic Glass-fiber Reinforced PolypropyleneLyu Qiang 1，2(1. Chongqing Copolyforce Engineering Plastics Co.， Ltd.， China Coal Technology and Engineering Group Chongqing Research Institute ， Chongqing 400037， China ； 2. Chongqing Engineering Technology Research Center of High Performance Engineering Plastics ， Chongqing 400037，China)Abstract ：The composites were prepared by adding halogen-free flame retardant FR–1420 and permanent antistatic agent P–22 with glass-fiber reinforced polypropylene (GFPP) as the matrix material. The flame retardant property ，permanent antistatic property ，mechanical property and thermal stability of the system were investigated. The results showed that FR–1420 added 20% individually ，could make the flame retardant level of GFPP achieved V0 rating ，P–22 added 20% individually ，could make the surface resistance of GFPP decreased to 1.4 ×108 Ω. The composites achieved UL–94 V–0 rating and the surface resistivity reduced to 1.5×108 Ω when FR–1420 added to 25% and P–22 added to 20%，and the antistatic property was maintained for a long time ，the tensile strength was 37 MPa and the notched impact strength was 11.2 kJ ／m 2. Compared to the virgin GFPP system ，the mechanical properties of the composites were also on a very good level. Moreover ，the initial decomposition temperature of the composites decreased from 423℃to 330℃.Keywords ：glass-fiber reinforced polypropylene ；halogen-free ；permanent antistatic ；thermal stability玻纤增强聚丙烯(GFPP)，其中玻纤的加入在大幅度提高复合材料拉伸强度、冲击强度、硬度及热变形温度等的同时使复合材料的成本大幅度降低[1–3]。
无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究
无卤阻燃聚烯烃电缆料的研究聚烯烃类高分子材料是一种易燃材料, 用其制作的电线电缆, 在高压、热源等条件下容易引起火灾,而火焰会沿着线缆迅速蔓延到整个线路。
卤系阻燃剂以其添加量少、阻燃效果显著而得到广泛应用,在阻燃聚烯烃领域中曾占有重要地位。
但此类含卤阻燃材料在燃烧时发烟量大, 会产生大量腐蚀性气体和有毒气体,给灭火、逃离和恢复工作带来很大困难,并造成二次危害。
因此,随着人们环保意识提高、对阻燃技术认识的逐渐深入以及相关法律法规的出台,阻燃剂无卤化已成为阻燃技术发展的主要方向之一,无卤阻燃聚烯烃电缆料也得到了广泛应用。
1.树脂的选择无卤阻燃电缆料的基体树脂一般选用聚烯烃,主要包括聚乙烯( PE ) 、聚丙烯( PP ) 、乙丙橡胶( EPR ) 、乙烯- 醋酸乙烯共聚物( E VA )等。
对于用作电缆材料的高聚物, 不仅要求具有优良的电绝缘性能、耐高( 低) 温性能等, 而且其力学性能也是非常重要的指标,要求它们有一定的强度和韧性。
由于PE 、PP是非极性材料, 与极性较强的无机阻燃剂溶度参数相差很大,当大量无机阻燃剂加入后会使材料的力学性能下降较多, 因此需要对聚烯烃加以改性。
通过专业知识的掌握可以通过交联的方法改变其性能。
1.1过氧化物交联法是指将过氧化物加入到高分子材料制品中, 在适当的高压下经过一定时间的高温加热,使过氧化物分解进而引发一系列自由基反应,从而使聚合物产生碳—碳交联结构。
过氧化物交联法是传统的化学交联方法,技术发展成熟,但需要在高温高压和专用设备中长时间反应, 能量消耗大,生产效率低,限制了其使用范围。
1.2硅烷交联法指在引发剂的作用下, 将硅烷接枝到聚合物的分子链上, 接枝产物在催化剂和水的作用下进行水解, 缩聚, 最终形成Si —O —Si的交联结构。
硅烷交联又可分为二步法( Si op l a s) 、一步法( Mono sil )和乙烯基硅烷共聚物法( V isi c o ) 三种。
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文章编号:１００１-９７３１(２０１５)增刊(Ⅰ)-００３０-０４无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料的研究∗尹朝露,李 风,张 翔,葛欣国,张 帆,彭 波,李平立(公安部四川消防研究所,成都６１００３６)摘 要: 采用无卤膨胀阻燃剂(IFR )和导电炭黑(CB )对聚丙烯(PP )进行阻燃抗静电改性,制备得到了无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料,研究了无卤膨胀阻燃剂与导电炭黑之间的相互作用关系.结果表明,IFR 能有效提高PP 的阻燃性能,但会影响CB 粒子之间的相互接触,降低其导电效率;CB 能有效提高PP 的抗静电性能,改善其阻燃性能,但会降低IFR 在PP 中的阻燃效果;CB 能提高PP 在低温区的热稳定性,但CB 具有高热传导性,会产生 灯芯效应 ,加快PP 的分解.当CB 含量为６份,IFR 含量为３０份时,无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料的LOI 为２８％,表面电阻率为８．７０ˑ１０５Ω,拉伸强度为２７．１MPa .关键词: 聚丙烯;无卤阻燃;抗静电;相互作用中图分类号: TN３８３文献标识码:ADOI :１０．３９６９/j ．issn．１００１-９７３１．２０１５．增刊(Ⅰ)．００７１ 引 言聚合物的易燃性和静电积累特性使其在一些特殊的应用领域具有较大的危险性,可能对电子设备造成静电损害或在石化㊁煤炭等领域引发火灾事故[１-２].因此,阻燃抗静电聚合物复合材料受到了广泛的关注和研究,也取得了不错的成果[３-５].目前,阻燃抗静电聚合物复合材料主要采用卤系阻燃剂和表面能活性剂类抗静电剂,使得其在实际使用过程中存在产烟量大㊁烟气的毒性大㊁腐蚀性强,抗静电剂耐久性差等问题[６-８].本文以聚磷酸铵㊁双季戊四醇㊁分子筛复配成无卤膨胀阻燃剂,以导电炭黑作为永久抗静电剂制备无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料,研究了无卤阻燃剂和抗静电剂对阻燃抗静电聚丙烯复合材料的阻燃性能㊁抗静电性能㊁热稳定性和力学性能的影响,并分析了无卤膨胀阻燃剂和导电炭黑在阻燃抗静电材料中的相互作用关系.２ 实 验２．１ 原料聚丙烯(PP ):４２２０,中石化北京燕山分公司.炭黑(CB ):BP２０００,平均粒径１５nm ,美国Cabot 公司.聚磷酸铵(APP ):CF -APP２０３,什邡市长丰化工有限公司;双季戊四醇(Di -PE ):８５级,江苏开磷瑞阳化工股份有限公司;分子筛(MS ):４A ,成都科龙化工试剂公司.２．２ 试样制备以质量比为２．５/１的APP /Di -PE 和５％(质量分数)的阻燃协效剂分子筛,复配成无卤膨胀阻燃剂(IFR ),对聚丙烯进行阻燃处理.将PP 和IFR ㊁CB 等原材料按设计比例称量后,首先用高速混合机混合３~５min ,然后用ZSE -２７型双螺杆挤出机在１６５~１９０ħ下进行熔融共混挤出,得到阻燃抗静电聚丙烯复合材料,具体配方如表１所示.表１ 阻燃抗静电聚丙烯复合材料的配方Table １Formulaof flame retarded and antistatic p ol yp ro py lene com p ositesSam p les PPIFR CB Sam p les PPIFR CBPP１００００F３０A１１００３０１A１１０００１F３０A２１００３０２A２１０００２F３０A３１００３０３A３１０００３F３０A４１００３０４A４１０００４F３０A５１００３０５A５１０００５F３０A６１００３０６F１５１００１５０F１５A５１００１５５F２０１００２００F２０A５１００２０５F２５１００２５０F２５A５１００２５５F３０１００３００F３０A５１００３０５F３５１００３５０F３５A５１００３５５０３２０１５年增刊Ⅰ(４６)卷∗收到初稿日期:２０１４-１０-２９收到修改稿日期:２０１５-０３-０７通讯作者:尹朝露,E -mail :YCL２０１４＠１６３．com作者简介:尹朝露 (１９８２－),男,四川都江堰人,助理研究员,博士,主要从事阻燃材料研究.挤出得到的复合材料粒料首先在８０ħ下干燥１h.采用２５T型平板硫化机在１９０ħ㊁１０MPa下,将干燥后的复合材料颗粒热压成１５０mmˑ１５０mmˑ４mm的试样,用于表面电阻率的测试.采用PL８６０型注塑成型机在１７５~１９０ħ下,将干燥后的复合材料颗粒注塑成标准样条,用于燃烧性能和力学性能的测试.２．３性能表征２．３．１燃烧性能采用HC-２型氧指数测试仪,按照GB/T２４０６．２-２００９标准测试试样的极限氧指数(LOI).２．３．２抗静电性能采用ZC-９０E型表面电子测试仪测试热压成型样品的表面电阻率.２．３．３热稳定性采用TA公司的Q５０００型热重测试仪测试样品在氮气气氛下的热失重行为,测试温度为４０~６００ħ,升温速率为１０ħ/min.２．３．４ 力学性能采用INSTRON公司的５９６７型万能材料试验机,按照GB/T１０４０．２-２００６标准测试试样的拉伸强度和断裂伸长率.３结果与讨论３．１抗静电性能图１所示为PP/CB和PP/IFR/CB的表面电阻率与CB含量的关系图.如图１所示,PP/CB的表面电阻率随CB含量的增加而降低,并且呈现出典型的导电逾渗现象:纯PP的表面电阻率为７．７９ˑ１０１６Ω;加入２份CB时,PP/CB的表面电阻率没有出现明显的降低,仍然高达４．８２ˑ１０１６Ω;当CB含量增加到３份时, PP/CB的表面电阻率显著下降１０个数量级,达到２．５８ˑ１０６Ω;此后,其表面电阻率随CB含量的增加缓慢降低,CB含量为４和５份时,PP/CB的表面电阻率分别为３．７４ˑ１０４和５．７７ˑ１０２Ω.图１ PP/CB和PP/IFR/CB的表面电阻率与CB含量的关系图Fi g１Surface resistivit y versus CB content of PP/CB and PP/IFR/CB如图１所示,在IFR含量为３０份时,加入１~４份CB,PP/IFR/CB的表面电阻率都没有出现明显的降低,仍然高达１０１６Ω;当CB含量增加到５份时,PP/IFR/CB的表面电阻率才出现导电逾渗现象,其表面电阻率下降６个数量级,达到２．５０ˑ１０１０Ω;加入６份CB 时,PP/IFR/CB的表面电阻率下降到８．７０ˑ１０５Ω.可见,３０份阻燃剂IFR的加入明显降低了阻燃抗静电聚丙烯的抗静电性能.进一步了IFR含量对阻燃抗静电聚丙烯复合材料抗静电性能的影响.图２所示为CB含量为５份的PP/IFR/CB的表面电阻率与IFR含量的关系图.如图２所示,在聚丙烯中单独加入５份CB可使其表面电阻率降低到５．７７ˑ１０２Ω.IFR的加入对CB含量为５份的PP/IFR/CB的表面电阻率具有显著的影响;当加入１５份IFR时,PP/IFR/CB的表面电阻率升高３个数量级,达到８．４０ˑ１０５Ω;PP/IFR/CB的表面电阻率随着IFR含量的增加而升高,当IFR含量为３５份时, PP/IFR/CB的表面电阻率达到５．４２ˑ１０１６Ω.图２ CB含量为５份的PP/IFR/CB的表面电阻率与IFR含量的关系图Fi g２Surface resistivit y versus CB content of PP/ IFR/CB with５p hr CB综上可知,阻燃剂IFR的加入明显降低了聚丙烯的抗静电性能.这是由于大量阻燃剂的加入阻碍了CB粒子之间的接触,使得PP/IFR/CB中CB导电网络的构建变得更加困难,需要在更高的CB含量下才能在聚合物基体中搭建起导电网络,因此,IFR含量越高,PP/IFR/CB的表面电阻率越高.３．２燃烧性能图３所示为PP/IFR和PP/IFR/CB的极限氧指数(LOI)与IFR含量的关系图.图３ PP/IFR和PP/IFR/CB的LOI与IFR含量的关系图Fi g３LOI versus IFR content of PP/IFR and PP/ IFR/CB如图３所示,未经阻燃的PP的LOI值为１９％,加１３尹朝露等:无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料的研究入１５份的IFR使PP/IFR的LOI值提高到２６％,并且PP/IFR的LOI值随IFR含量的增加呈线性增长的趋势,当IFR含量为３５份时PP/IFR的LOI值达到３７％.可见,无卤膨胀阻燃剂能够有效提高聚丙烯的阻燃性能.如图３所示,当在聚丙烯中单独加入５份的抗静电剂CB时,聚丙烯的LOI值为２１％,可见CB的加入能够提高聚丙烯的阻燃性能.如图３所示,当IFR含量为１５~３５份时,CB含量为５份的PP/IFR/CB的LOI值为２４％~２９％,比相同IFR含量的PP/IFR的LOI值低２％~８％.可见,CB的加入会明显降低阻燃抗静电聚丙烯的阻燃性能,并且IFR含量越高,PP/ IFR/CB与PP/IFR的LOI值之间的差异越大.进一步,研究CB含量对PP/IFR/CB阻燃性能的影响.图４所示为PP/IFR/CB的LOI与CB含量的关系图.由图４可见,IFR含量为３０份的PP/IFR的LOI为３５％,CB的加入会使材料的LOI值降低.当加入少量的CB时,PP/IFR/CB的LOI值出现大幅下降,CB含量为１~２份时,PP/IFR/CB的LOI值降低９％,为２６％.随着CB含量的增加,PP/IFR/CB的LOI值逐渐提高到２８％,可见,增加CB含量对提高PP/IFR/CB的阻燃效果是有帮助的.图４ PP/IFR/CB的LOI与CB含量的关系图Fi g４LOI versus CB content of PP/IFR/CB综上可知,IFR能够有效提高聚丙烯的阻燃性能;单独添加CB也能改善聚丙烯的阻燃性能,而CB的加入会影响IFR在聚丙烯中的阻燃效果(特别是在较低的CB含量下),但是,增加CB含量能够提高PP/IFR/ CB的阻燃性能.３．３热稳定性图５所示为PP㊁PP/CB㊁PP/IFR和PP/IFR/CB 的TG曲线.从TG曲线中可以获得试样的热分解参数,如表２所示.从图５和表２可以看到,PP的起始分解温度(T５％)为３３７．１ħ,其分解过程为快速的一步分解,最大失重速率时的温度(T max)为３８５．５７ħ,最大失重速率(Deriv．Wei g ht at T max)为２．３２％/ħ,纯PP自身的成炭能力很差,其在６００ħ下的残留物质量百分数(wt６００R)为１．６％.CB含量为５份的PP/CB试样A５的分解过程为快速的一步分解.由于CB具有较高的热稳定性,提高了PP/CB在低温区的热稳定性,其T５％为４４６．５ħ㊁T max为４６８．２０ħ;但CB加快了PP在高温区的分解,使其最大失重速率提高到４．２６％/ħ; CB能够提高PP的成炭性能,PP/CB的wt６００R为３．９％.图５ PP㊁PP/CB㊁PP/IFR和PP/IFR/CB的TG曲线Fi g５TG curves of PP,PP/CB,PP/IFR and PP/ IFR/CB表２ PP㊁PP/CB㊁PP/IFR和PP/IFR/CB的TG测试数据Table２TG data of PP,PP/CB,PP/IFR and PP/ IFR/CBSam p les T５％/ħT max/ħDeriv．Wei g htat T max/％•ħ－１wt６００R/％PP３３７．１３８５．５７２．３２１．６A５４４６．５４６８．２０４．２６３．９F１５３３９．３４２０．３３１．４１５．１F３０３０６．９４７１．００２．３２１１．２F３０A５３２０．２４６５．４３２．９８１２．９如图５所示PP/IFR的分解过程为两个阶段:在１５０~４００ħ的低温区发生次级分解,在４００~５００ħ的高温区发生主要分解.IFR中双季戊四醇的分解降低了试样在低温区的热稳定性,含３０份IFR的PP/IFR 试样F３０的T５％降低到３０６．９ħ.IFR先于PP分解,材料表面形成了保护炭层,从而提高了材料的阻燃性能,提高了其在高温区的热稳定性,PP/IFR的T max提高到４２０．３３~４７１．００ħ.IFR提高了材料的成炭性能,PP/IFR的wt６００R提高到５．１％~１１．２％.PP/IFR/CB的分解过程同样为两个阶段.由于CB的加入,提高了阻燃抗静电聚丙烯复合材料低温区热稳定性和成炭性能,含３０份IFR和５份CB的PP/ IFR/CB试样F３０A５的T５％和wt６００R分别为３２０．２ħ和１２．９％;但CB使PP/IFR/CB的最大失重速率时的温度降低㊁最大失重速率升高,试样F３０A５的T max和最大失重速率分别为４６５．４３ħ和２．９８％/ħ.由于CB 热稳定性高,提高了复合材料的热稳定性,使材料的T５％升高;但CB具有高热传导性,会产生类似 灯芯效应 的现象,会加快PP的分解,使材料的T max降低㊁最大失重速率升高,并使材料在受热时更快达到分解温度.３．４ 力学性能表３所示为PP㊁PP/CB㊁PP/IFR和PP/IFR/CB 的拉伸性能测试数据.２３２０１５年增刊Ⅰ(４６)卷表３ PP ㊁PP /CB ㊁PP /IFR 和PP /IFR /CB 的拉伸性能Table ３Tensile p ro p erties of PP ,PP /CB ,PP /IFRand PP /IFR /CBSam p les Tensile stren g th/MPaElon g ation at break/％PP２７．０８４．９A５２７．３１３６．７F１５２６．２８２．０F３０２８．６５４．４F１５A５２７．３９４．９F３０A１２７．３１６７．２F３０A５２７．８５４．６F３０A６２７．１５５．２从表３可以看到,IFR 含量为３０份的阻燃聚丙烯复合材料的拉伸强度为２８．６MPa ㊁断裂伸长率为５４．４％;抗静电剂CB 和阻燃剂IFR 的加入对PP 的拉伸强度不会产生显著的影响,PP /CB ㊁PP /IFR 和PP /IFR /CB 的拉伸强度均与纯PP 相近;但CB 和IFR 的加入会明显影响PP 的断裂伸长率.IFR 会降低PP 的断裂伸长率,含１５和３０份IFR 的PP /IFR 试样F１５和F３０的的断裂伸长率分别为８２．０％和５４．４％;CB 能够显著提高PP 的断裂伸长率,PP /CB 试样A５的断裂伸长率为１３６．７％,PP /IFR 试样F１５A５和PP /IFR/CB 试样F３０A１的断裂伸长率分别为９４．９％和１６７．２％;在较高的填料含量下,PP /IFR /CB 的断裂伸长率明显降低,PP /IFR /CB 试样F３０A５和F３０A６的断裂伸长率分别为５４．６％和５５．２％.４ 结 论采用无卤膨胀阻燃剂和导电炭黑对聚丙烯进行阻燃抗静电改性,制备得到了无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料,研究了无卤膨胀阻燃剂与导电炭黑之间的相互作用关系.无卤膨胀阻燃剂IFR 能有效提高PP 的阻燃性能,但会影响抗静电剂CB 粒子之间的相互接触,降低其导电效率.导电CB 能有效提高PP 的抗静电性能.一方面,CB 热稳定性高,能提高聚丙烯的成炭性能和在低温区的热稳定性,这对提高聚丙烯的阻燃性能有积极效果,但另一方面,CB 具有高热传导性,会产生类似 灯芯效应 的现象,会加快PP 的分解,会降低IFR 在PP 中的阻燃效果.当CB 含量为６份,IFR 含量为３０份时,无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料的综合性能最佳.参考文献:[１] Lu M H．Research on antistatic and flame retardant p ol y -vin y l chloride (PVC )p i p es [J ]．Safet y in Coal Mines ,１９９４,(１２):８-１０．[２] Shen g S Z ,Li R X ,Hao J L ,et al．Research and develo p -ment of mine flame resistance and anti static PVC board[J ]．Coal Science and Technolo gy ,２００４,３２(１０):７４-７６．[３] Wan g X R ,Hu P．Flame retardant and antistatic modifi -cation of ultrahi g h molecular wei g ht p ol y eth y lene [J ]．En -g ineerin g Plastics A pp lication ,２００１,２９(４):４-６．[４] Lin L ,Wan g C G ,Zhan g P ,et al．Pre p aration of antistat -ic and flame retardin g material b y p ol yp ro py lene com p os -ites filled with conductive p ol y acenic semiconductor mate -rial [J ]．Chemical Journal of Chinese Universities ,２００８,２９(６):１２７６-１２８１．[５] Liu J C ,Zhan g X N ,Wan g W X ,et al．Develo p ment offlame －retardant ,antistatic and im p act -resistant UPVCfor p i p es [J ]．China S y nthetic Resin and Plastics ,２０１０,２７(１):１０-１２．[６] Bie M Z ,Liu X L ,Ye S Y ,et al．Stud y on flame retar -dance and antistatic p ro p erties of minin g p lastics [J ]．Chi -na Plastics Industr y ,２０１０,３８(１２):７０-７２．[７] Wan g Y J ,Wan g Y J ,Xu L ,et al．Flame -retardant andantistatic p ol yp ro py lene com p osite [J ]．Plastics ,２０１０,３９(６):７２-７４．[８] Liu G．Stud y on flame retardant and antistatic p ro p ertiesof p ol y eth y lene p lastic [J ]．China Plastics Industr y ,２０１１,３９(４):１１６-１１９．Stud y of halo g en -free flame retarded and antistatic p ol yp ro py lene com p ositesYIN Chaolu ,LI Fen g ,ZHANG Xian g ,GE Xin g uo ,ZHANG Fan ,PENG Bo ,LI Pin g li(Sichuan Fire Research Institute of Ministr y of Public Securit y ,Chen g du ６１００３６,China )Abstract :In this p a p er ,halo g en -free intumescent flame retardant (IFR )and carbon black (CB )were used top re p are flame retarded and antistatic p ol yp ro py lene com p osites．The interaction between antistatic a g ent and flame retardant of the flame retarded and antistatic p ol yp ro py lene com p osites was investi g ated．The results indi -cated that ,IFR effectivel y im p roved the flame retardanc y of p ol yp ro py lene ,but hindered the contact between the CB p articles．CB effectivel y im p roved the antistatic p ro p ert y and flame retardanc y of p ol yp ro py lene ,and de -creased the flame retardanc y of IFR．The hi g h thermal conductivit y of CB caused a wickin g effect ,which ac -celerated the decom p osition of PP．With ６p hr CB and ３０p hr IFR ,the flame retarded and antistatic p ol yp ro py l -ene com p osites reached a LOI value of ２８％,a surface resistivit y of ８．７０ˑ１０５Ωand tensile stren g th of２７．１MPa．Ke y words :p ol yp ro py lene ;halo g en -free flame -retardant ;antistatic ;interaction３３尹朝露等:无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料的研究无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料的研究?作者：尹朝露， 李风， 张翔， 葛欣国， 张帆， 彭波， 李平立， YIN Chaolu， LI Feng， ZHANG Xiang， GE Xinguo， ZHANG Fan， PENG Bo， LI Pingli作者单位：公安部四川消防研究所,成都,610036刊名：功能材料英文刊名：Journal of Functional Materials年，卷(期)：2015(z1)引用本文格式：尹朝露.李风.张翔.葛欣国.张帆.彭波.李平立.YIN Chaolu.LI Feng.ZHANG Xiang.GE Xinguo.ZHANG Fan .PENG Bo.LI Pingli无卤阻燃抗静电聚丙烯复合材料的研究?[期刊论文]-功能材料 2015(z1)。