聚丙烯阻燃改性及其性能分析

1、 鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目： 聚丙烯阻燃改性及其性能分析 姓 名： 帥鑫 學(xué) 號： 11202016 專業(yè)班級： 材料1101 指導(dǎo)教師： 張寶明 二 年 月目 錄 1、選題申請表2、開題報告3、調(diào)查主要內(nèi)容4、數(shù)據(jù)整理、分析方法5、指導(dǎo)教師修改意見及評語6、畢業(yè)論文（設(shè)計）定稿（此部分為主要內(nèi)容）7、畢業(yè)論文（設(shè)計）質(zhì)量評價表8、畢業(yè)論文（設(shè)計）評審表（成績）9、材料要求雙面打印，裝訂線在左側(cè)。注：以上18為材料裝訂順序。畢業(yè)論文（設(shè)計）選題申請表選 題聚丙烯阻燃改性及其性能分析申請人帥鑫專業(yè)、班級材料1011學(xué)號11202016指導(dǎo)教師姓名張寶明職 稱助教單 位鹽城工業(yè)

2、職業(yè)技術(shù)學(xué)院職 稱指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日教學(xué)系部意見 領(lǐng)導(dǎo)簽字： 年 月 日學(xué)院意見 學(xué)院答辯委員會主任簽字： 年 月 日畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 題目：聚丙烯阻燃改性及其性能分析二一二 年 十二 月說 明 一、開題報告包括下列主要內(nèi)容：1、論文題目及題目來源2、選題的目的和意義；3、選題的國內(nèi)外研究概況和趨勢4、論文（設(shè)計）寫作的指導(dǎo)思想及技術(shù)方案（研究方法）；5、論文（設(shè)計）的基本框架；6、主要參考文獻（不少于篇）；7、指導(dǎo)教師意見；8、畢業(yè)論文開題報告評議結(jié)果；9、學(xué)院意見。 二、開題報告在批準(zhǔn)選題報告后進行； 三、開題報告由教研室組織評議，并填寫“畢業(yè)論文開題報告評議

3、結(jié)果”。經(jīng)教研室主任簽字，報學(xué)院批準(zhǔn)后實施。四、此表不夠填寫時，可另加附頁。一、論文(設(shè)計)題目聚丙烯阻燃改性及其性能分析題目來源 自選二、選題的目的和意義聚丙烯是五大類通用塑料之一，由于其原料來源豐富、價格便宜、易于加工成型、產(chǎn)品綜合性能優(yōu)良，因此用途非常廣泛，已成為通用樹脂中發(fā)展最快的品種。但聚丙烯本身屬于易燃材料，其氧指數(shù)僅17.418.5，并且成炭率低，燃燒時產(chǎn)生熔滴，容易傳播火焰引起火災(zāi)，使其應(yīng)用存在不安全因素1。隨著聚丙烯在建筑、汽車、船舶和電器絕緣材料等行業(yè)的需求擴大，人們對其阻燃改性提出了新的要求。因此，世界上很多國家己經(jīng)制訂了日趨嚴(yán)格的試驗標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范。在研究領(lǐng)域中投入了大

4、量的人力、財力和物力，企圖尋找各種可靠的阻燃方法2。三、選題的國內(nèi)、外研究概況和趨勢（設(shè)計只介紹相應(yīng)產(chǎn)品的用途、作品的應(yīng)用等信息）+阻燃1國內(nèi)的研究概況和水平聚丙烯(PP)是三大通用塑料之一，具有生產(chǎn) 成本低，綜合力學(xué)性能好，無毒、質(zhì)輕、耐腐蝕、電氣性能好、易加工、易于回收等諸多優(yōu)點，被廣泛地用于化工、化纖、建筑、輕工、包裝等領(lǐng)域3。尤其是近年來，隨著國內(nèi)聚丙烯聚合技術(shù)的不斷發(fā)展，聚丙烯材料的力學(xué)性能、光潔性等都得到了更大提高，使其可以與部分工程塑料相媲美，從而被更廣泛地用于家電、汽車、民用建筑等行業(yè)。但由于聚丙烯屬易燃材料，隨著其大量的應(yīng)用，由此而帶來的火災(zāi)危險性也就越來越大，為了避免這種情

5、況的發(fā)生，保證人民的生命、財產(chǎn)安全，賦予聚丙烯材料阻燃性能是十分重要和必要的，這也是目前有關(guān)聚丙烯阻燃化研究十分活躍的重要原因之一4。2國外的研究概況和水平隨著聚丙烯在建筑、汽車、船舶和電器絕緣材料等行業(yè)的需求擴大，人們對其阻燃改性提出了新的要求。因此，世界上很多國家已經(jīng)制訂了日趨嚴(yán)格的試驗標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范。在研究領(lǐng)域中投入了大量的人力、財力和物力，企圖尋找各種可靠的阻燃方法。各國都頒布標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，聚丙烯的阻燃技術(shù)受到了較為普遍的重視，投入了大量人力、物力進行研究開發(fā)工作。2003年2月，歐盟出臺了兩個禁令，它規(guī)定自2006年1月1日起，在歐盟國家銷售的所有電子電氣設(shè)備，不能含有多溴聯(lián)苯及多溴5

6、。四、論文寫作（畢業(yè)設(shè)計）的指導(dǎo)思想及技術(shù)方案（研究方法）隨著聚丙烯在多行業(yè)的需求擴大，人們對其阻燃性能提出更高的要求，在很多場合都要求對其阻燃改性?，F(xiàn)在有許多技術(shù)可賦予高分子材料以阻燃性，其中最有實用價值和目前已獲大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的方法，是在被阻燃材料混配時加入添加型阻燃劑或在合成高聚物時加入反應(yīng)型阻燃劑。通過添加阻燃劑是阻燃PP的有效途徑。近80%的國內(nèi)改性塑料用阻燃劑為含鹵阻燃劑，其中以多溴二苯醚和多溴聯(lián)苯類物質(zhì)為代表。溴系阻燃劑效率高、用量少，對材料的性能影響小，并且溴系阻燃劑價格適中。與其它類型的阻燃劑相比，溴系阻燃劑效能/價格比更具有優(yōu)越性，我國供出口電子電氣類產(chǎn)品中70%80%都用

7、此類阻燃劑。但是，近年來歐盟一些國家認(rèn)為溴系阻燃劑燃燒時會產(chǎn)生有毒致癌的多溴代苯并惡瑛（PBDD）和多溴代二苯并呋喃（PBDF）。歐盟出臺了禁令，在歐盟國家銷售的所有電子電氣設(shè)備，不能含有多溴聯(lián)苯及多溴二苯醚。阻燃劑的種類眾多，其用量和性能都各自不同，需要在不同的情況下選用不同的阻燃劑。現(xiàn)如今，聚丙烯的阻燃劑正向著高效、低煙、綠色、環(huán)保和低成本的方向發(fā)展。 本文用的哪種阻燃劑，介紹六、論文（設(shè)計）的基本框架（結(jié)構(gòu)）第一章 緒論第二章 阻燃劑的種類及應(yīng)用 2.1 鹵素阻燃劑2.2 氫氧化物阻燃劑2.3 膨脹阻燃劑2.4 納米碳管阻燃劑2.5 有機硅阻燃劑第三章 實驗部分3.1 實驗前準(zhǔn)備 3.1

8、.1 主要原料 3.1.2 實驗主要儀器與設(shè)備3.2 實驗過程 3.2.1 試樣制備 3.2.2 性能測試第四章 結(jié)果與討論 4.1 阻燃劑含量對PP力學(xué)性能的影響 4.2 阻燃劑品種對PP阻燃性能的影響 4.3 不同PP阻燃體系熱穩(wěn)定性的研究第五章 結(jié)論參考文獻致謝七、主要參考文獻（5篇以上）1 馬志領(lǐng)， 范聰， 馬鑫. 鈦酸酯偶聯(lián)劑在膨脹型阻燃聚丙烯中的偶聯(lián)作用J.中國塑料. 2011，10(2): 18-22 2 朱國強， 董銘， 顧志宏 . 阻燃性軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的研制J； 聚氨酯工業(yè)2006年，01(5):10-143 劉小梅， 錢玉英， 邱優(yōu)香， 陳俊， 鄭德 . 成核劑對紅磷阻

9、燃PP材料的影響J；塑料工業(yè)2009，10(1):11-154 許普，李志強，劉慧杰.聚丙烯阻燃化研究進展J；當(dāng)代化工2004，12(6):22-255 中國消防在線 . 我國溴系阻燃劑生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、發(fā)展新動向；中國消防在線 2007，5， 17七、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日八、畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告評議意見 教研室主任簽字： 年 月 日九、學(xué)院意見 學(xué)院答辯委員會主任簽字： 年 月 日調(diào)查的主要內(nèi)容填寫與論文題目相關(guān)的調(diào)查材料或設(shè)計的相似品種的技術(shù)規(guī)格、風(fēng)格特征、用途等。隨著全球環(huán)保意識的日益加強，人們對塑料制品的阻燃要求越來越高，無鹵、低煙、低毒的環(huán)保型阻燃劑已成為人

10、們追求的目標(biāo)。目前國內(nèi)塑料改性用阻燃劑近80%為含鹵阻燃劑，其中以多溴二苯醚和多溴聯(lián)苯類物質(zhì)為代表，溴系阻燃劑效率高、用量少，對材料的性能影響小，且價格適中。和其它類型的阻燃劑相比，其效能、價格比更具有優(yōu)越性。我國供出口電子電氣類產(chǎn)品中7080都用此類阻燃劑。但溴-銻阻燃體系在熱裂解及燃燒時會生成大量的煙塵及腐蝕性氣體，而且近年歐盟一些國家認(rèn)為溴系阻燃劑燃燒時會產(chǎn)生有毒致癌的多溴代二苯并二噁烷（PBDE）和多溴代二苯并呋喃（PBDF）。應(yīng)用多種阻燃劑協(xié)效阻燃，提高 PP 的阻燃性能是研究的重點。PP 無機阻燃劑無毒、無腐蝕，燃燒時不造成二次污染，但其添加量大，對制品的加工性能和物理、力學(xué)性能有

11、較大的影響，可通過探究其表面改性機理來解決此缺陷。另外，開發(fā)無鹵、低煙、低毒、高效的新型阻燃劑是目前阻燃研究的發(fā)展趨勢，需要開發(fā)新的阻燃劑品種，使其與 PP 之間有良好的相容性，或者提高現(xiàn)有阻燃劑的穩(wěn)定性。未來阻燃劑將向功能化方向發(fā)展，各種增效劑的應(yīng)用將使復(fù)配技術(shù)得到進一步發(fā)展。數(shù)據(jù)整理、分析方法（設(shè)計思想、原則）分別將氫氧化鎂Mg（OH）2和三氧化二銻Sb2O3加入高速混合機中混合，然后將偶聯(lián)劑NDZ201的異丙醇溶液逐漸滴加到高速混合機內(nèi)。將PP、阻燃劑氫氧化鎂、PNPID/三氧化二銻Sb2O3復(fù)合阻燃劑、DBDPE/三氧化二銻復(fù)合阻燃劑及MMT按一定配比，在雙螺桿擠出機上進行熔融擠出造粒

12、，然后在注射機中注射成型。Mg（OH）2作填充劑，使可燃性高聚物的濃度下降； 在300以上脫水吸熱，抑制高聚物的溫升Mg（OH）2脫水放出的水汽稀釋可燃性氣體和氧氣的濃度，可阻止燃燒； Mg（OH）2脫水后可燃物表面生成金屬氧化物保護層；起隔離作用，阻止繼續(xù)燃燒。十溴二苯乙烷：是一種使用范圍廣泛的廣譜添加型阻燃劑，其溴含量高，熱穩(wěn)定性好，抗紫外線性能佳，較其他溴系阻燃劑的滲出性低。 指導(dǎo)教師對畢業(yè)論文（設(shè)計）修改意見及評語第一次 年 月 日第二次 年 月 日第三次 年 月 日指導(dǎo)教師對論文（設(shè)計）的評語及評分：年 月 日畢業(yè)論文（設(shè)計）質(zhì)量評價表題 目聚丙烯阻燃改性及其性能分析班級材 料110

13、1學(xué)生姓名帥鑫指導(dǎo)教師姓名張寶明職稱助教指導(dǎo)教師評定的成績評 價 項 目ABCDE選題質(zhì)量1選題符合綜合訓(xùn)練基本要求2題目難易度3題目工作量4題目與科研、生產(chǎn)等實際的結(jié)合程度指導(dǎo)及答辯情況5綜合運用知識的能力6應(yīng)用文獻知識的能力7設(shè)計（實驗）能力、計算能力8語言表達(dá)能力、應(yīng)變能力9計算機應(yīng)用能力10技術(shù)經(jīng)濟分析能力11圖紙（或插圖）質(zhì)量12設(shè)計說明書（或論文）撰寫水平13規(guī)范化程度（欄目齊全合理）答辯組評定成績： 簽名： 年 月 日評定成績分為優(yōu)、良好、中、及格、不及格四等。畢業(yè)論文（設(shè)計）評審表論文（設(shè)計）題目聚丙烯阻燃改性及其性能分析答辯組對論文（設(shè)計）的評定：委托評閱人： 組長簽字： 年

14、 月 日答辯組對論文（設(shè)計）答辯的評定：組長簽字： 年 月 日答辯組綜合成績評定：綜合評分： 等級 組長簽字： 年 月 日學(xué)院論文（設(shè)計）答辯委員會意見：論文（設(shè)計）等級 學(xué)院答辯委員會主任簽字： 年 月 日聚丙烯阻燃改性及其性能分析摘要：本文介紹了國內(nèi)外聚丙烯塑料的阻燃性研究概況，闡述了阻燃聚丙烯阻燃的原理、改性方法及其發(fā)展方向、阻燃聚丙烯中阻燃劑的種類和用量對其性能產(chǎn)生的影響。本文主要研究了氮-磷阻燃劑、十溴二苯乙烷分別與三氧化二銻和蒙脫土的協(xié)同效應(yīng)，并用其對PP進行改性，確定復(fù)合阻燃劑對PP燃燒性能的影響。關(guān)鍵詞：聚丙烯；阻燃；復(fù)合目錄第一章 緒論17第二章 阻燃劑的種類及應(yīng)用202.1

15、鹵素阻燃劑202.2 氫氧化物阻燃劑202.3 膨脹阻燃劑202.4 納米碳管阻燃劑202.5 有機硅阻燃劑21第三章 實驗部分223.1 實驗前準(zhǔn)備223.1.1主要原料223.1.2實驗主要儀器與設(shè)備223.2實驗過程223.2.1 試樣制備223.2.2 性能測試22第四章 結(jié)果與討論244.1 阻燃劑含量對PP力學(xué)性能的影響244.2 阻燃劑對PP阻燃性能的影響254.3不同PP阻燃體系熱穩(wěn)定性的研究27第五章 結(jié)論29參考文獻30致謝31答辯記錄32第一章 緒論國外在很早就研究塑料阻燃技術(shù)，日本在1974年為了引進和發(fā)展塑料阻燃技術(shù)就建立了塑料阻燃劑懇談會；嗣后在1979年改組，成立

16、了日本阻燃劑懇談會。近年來， 對塑料阻燃劑的法規(guī)限制更加嚴(yán)格，日本阻燃劑懇談會1996年1月再次改組，成立了日本阻燃劑協(xié)會。協(xié)會由30家生產(chǎn)或經(jīng)營阻燃劑的公司組成，整體把握整個阻燃劑的研究和使用。溴系阻燃劑與其他阻燃劑相比，阻燃性、加工性、物性等綜合性能優(yōu)良，價格也適中，因而被用作大量使用的阻燃劑。1986年瑞士研究機構(gòu)發(fā)現(xiàn)，多溴二苯醚在510630 熱分解產(chǎn)生有劇毒的溴化二苯并二英和溴化二苯并呋喃。后來隨著環(huán)保意識的增強和環(huán)保法律的頒布，無機阻燃劑氫氧化鋁和氫氧化鎂在日本作為非鹵阻燃劑自80年代后開始實用化。1975年協(xié)和公司成功研制了特殊大晶粒、低表面積的Mg(OH)2阻燃劑，隨后三菱公司

17、又將Mg(OH)2與聚丙烯制成阻燃復(fù)合材料投放市場。目前日本氫氧化鎂的生產(chǎn)廠家已超過10家，生產(chǎn)能力達(dá)到500 kt，其中用于阻燃劑的 Mg(OH)2超過 24 kt，且以10%12%的年增長率在增長。其中不少的無鹵阻燃劑用于聚烯烴方面。美國 Greatlake公司生產(chǎn)的CN197系列季戊四醇基磷酸酯阻燃劑， 可用于環(huán)氧和不飽和聚酯等復(fù)合材料的阻燃， 并以CN197為中間體衍生出一系列新型阻燃劑。用CN19與丙烯酸反應(yīng)制備出含有籠狀磷酸酯結(jié)構(gòu)的阻燃丙烯酸酯，它與聚磷酸銨復(fù)配，可用于PP的阻燃， 效果十分顯著。該公司產(chǎn)的用于PP無鹵阻燃劑還有Reogard1000， Reogard 2000和C

18、N -329 等。日本AdekaCorporation公司生產(chǎn)的ADK ATAB FP-2200是一種新型無鹵磷系阻燃劑，主要用于聚烯烴。在PP材料中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%20%的ADK STABFP-2200， 即可發(fā)揮優(yōu)良的阻燃作用，并使該材料的阻燃級別達(dá)到UL94V-0標(biāo)準(zhǔn)。在歐洲阻燃塑料發(fā)展迅猛，歐盟在2003年禁止五溴二苯醚、八溴二苯醚的使用，在 2006 年，禁止了十溴二苯醚的使用。為了避開與歐盟的爭議，世界各大阻燃劑公司紛紛研究開發(fā)阻燃劑新品種和替代品，其中十溴二苯乙烷(8010)就是美國雅寶公司率先開發(fā)的十溴二苯醚的替代品，該產(chǎn)品具有良好的熱穩(wěn)定性和高的溴含量，并且燃燒時絕對不產(chǎn)

19、生致癌物質(zhì)。最近，該公司又開發(fā)出 8010 系列產(chǎn)品 8010X、8010XX 和乙撐雙（四溴鄰苯二甲酰亞胺）BF-93、BF-93W 等溴系產(chǎn)品用于聚烯烴的阻燃，其中包括聚丙烯的阻燃。法國的Gaelle Fontaine采用“一步法”合成一種中性膨脹阻燃劑，采用通常的測試方法測試了。這種阻燃劑在聚丙烯(PP)中的阻燃效果。研究結(jié)果表明：這種阻燃劑對聚丙烯的阻燃效率非常高，而且研究表明硼酸鋅在阻燃的過程中有協(xié)同阻燃作用，能有效的阻止可燃物在聚合物基體中的遷移。Ferry L在研究玻纖增強PP時，加入溴化丙烯酸鹽、Sb2O3和 Mg(OH)2復(fù)合劑，研究結(jié)果表明：上述添加物賦予了材料阻燃特性。原

20、因是溴化丙烯酸鹽不僅可以與 PP 反應(yīng)，而且還可以與玻纖及Sb2O3反應(yīng)，從而提高了PP 的阻燃性能。法國的 Gibert利用質(zhì)量比為 11 的 Mg(OH)2和溴代三甲基苯基茚/Sb2O3共混物填充改性PP/PE 共聚物， Br/Sb 系阻燃劑能抑制試樣點燃后的強放熱現(xiàn)象，Mg(OH)2與 Br/Sb 系阻燃劑并用使得 Br/Sb 系阻燃劑的阻燃行為向高溫移動， 改善了PP/PE 共聚物的熱穩(wěn)定性和阻燃性能。 與國外相比我國阻燃PP的開發(fā)也不算晚，1979年北京化工研究院開始了阻燃PP 的研究 ，并于1981年試制出用于電視機工業(yè)的阻燃聚丙烯樹脂。又經(jīng)過了20年的開發(fā)研究，人們開發(fā)了一系列新

21、型的阻燃體系如無鹵阻燃體系、無煙阻燃體系、膨脹阻燃體系等。武漢石化廠科研所與華中科技大學(xué)一起開發(fā)出了納米阻燃聚丙烯復(fù)合材料， 通過了湖北省石油化工行業(yè)管理辦公室的鑒定。該材料不僅可阻燃， 還能增強增韌。 這樣不僅實現(xiàn)了通用高分子材料的工程化、高性能化， 而且還可實現(xiàn)聚丙烯的功能化。陳曉浪等研究了硅烷改性劑對氫氧化鎂(MH)的表面改性和其填充聚丙烯(PP)復(fù)合材料的阻燃性能和結(jié)晶行為。研究結(jié)果表明：硅烷改性劑包覆在 MH 粉體的表面， 有效地降低了 MH 粉體的表面能， 提高了在干態(tài)下的分散性。MH 的加入提高了聚合物基體的阻燃性能， 表面改性劑能進一步提高復(fù)合材料的極限氧指數(shù)LOI。安晶以氫氧

22、化鎂為阻燃劑，硅烷偶聯(lián)劑為改性劑，不同填充量的氫氧化鎂加入到聚丙烯中所得的復(fù)合材料的阻燃和力學(xué)性能。 結(jié)果表明，隨著氫氧化鎂填充量的增加，復(fù)合體系的阻燃性能逐漸提高，但隨著氫氧化鎂添加量的增多，聚丙烯的力學(xué)性能，如拉伸強度、沖擊強度，都會有明顯的下降。所以綜合各因素考慮，氫氧化鎂添加量為100份時最適宜。劉立華采用不同改性劑對氫氧化鎂進行表面改性處理，通過實驗發(fā)現(xiàn)采用4%的硬脂酸鈉處理后的氫氧化鎂阻燃劑在聚丙烯體系中分散均勻，氫氧化鎂阻燃劑的添加量為65%時，能有效地阻 燃 聚 丙烯， 使阻燃聚丙烯的氧指數(shù)提高到31.1%，達(dá)到UL-94 V-0 的阻燃標(biāo)準(zhǔn)。 而且能使聚丙烯體系的阻燃性能和機

23、械力學(xué)性能參數(shù)均控制在正常的應(yīng)用范圍內(nèi)。郭金全在分析六溴環(huán)十二烷與 Mg(OH)2的協(xié)同阻燃機理時認(rèn)為，溴系阻燃劑的阻燃作用是高溫燃燒時釋放的 HBr 捕捉活性游離基OH·，抑制了氣相燃燒游離基連鎖反應(yīng)的進行Mg(OH)2的存在，對溴系阻燃劑釋放HBr有催化作用，釋放出的HBr進一步與Mg(OH)2脫水生成的MgO發(fā)生反應(yīng)，使之生成溴化鎂。溴化鎂高溫下是穩(wěn)定的，它覆蓋在聚丙烯表面， 一方面隔絕聚丙烯與空氣接觸，另一方面Mg(OH)2所脫的水蒸汽有可能使它水解而再度生成HBr，這樣HBr就有一個生成、消失、再生成的循環(huán)過程，從而延長HBr在燃燒區(qū)域的停滯時間，增強了阻燃效果。馮建新等研

24、究了無鹵阻燃劑聚磷酸銨及由聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺組成的膨脹型阻燃劑對聚丙烯阻燃性能的影響， 并且研究了紅磷與膨脹型阻燃劑的協(xié)效作用。研究結(jié)果表明：單獨使用聚磷酸銨（APP）時，阻燃PP 的效果不佳，在由APP/季戊四醇/三聚氰胺組成的膨脹型阻燃劑阻燃PP時可使PP的 LOI 值達(dá)32.2，垂直燃燒達(dá)FV-O級， 當(dāng)紅磷加入膨脹型阻燃體系中時，可使 PP 試樣 LOI 值大幅度提高， 最高達(dá)40.2。姚佳良等研究了納米氫氧化鎂與微米氫氧化鎂填充聚丙烯體系的阻燃性能、流動性能和力學(xué)性能。實驗結(jié)果表明， 添加相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)氫氧化鎂時， 納米氫氧化鎂填充體系的阻燃性能要優(yōu)于微米氫氧化鎂填充體系，

25、并在填充量為60%時達(dá)到 UL-94 V-0 級標(biāo)準(zhǔn)，且發(fā)煙量少， 流動性能和力學(xué)性能也要好于微米氫氧化鎂填充體系。彭華喬、周茜、王德義等用2，6，7-三氧雜-1-磷雜雙環(huán)(2.2.2)辛烷-4-甲醇-1-氧化物和磷酸胺酶合成一種新型炭化劑，且與另一種氨鹽基多磷酸鹽和三聚氰胺復(fù)配而成的一種阻燃抗滴落阻燃劑來用于聚丙烯樹脂當(dāng)中，而且研究了改性后聚丙烯的流動性、熱穩(wěn)定性和其阻燃性，研究結(jié)果表明合成的炭化劑與抗滴落劑對于聚丙烯樹脂有良好的效果， 而且它們達(dá)到最佳比例時，PP氧指數(shù)達(dá)到30.3，垂直燃燒達(dá)到UL-94 V-0 標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用多種阻燃劑協(xié)效阻燃，提高PP的阻燃性能是研究的重點。PP無機阻燃劑

26、無毒、無腐蝕，燃燒時不造成二次污染，但其添加量大，對制品的加工性能和物理、力學(xué)性能有較大的影響，可通過探究其表面改性機理來解決此缺陷。另外，開發(fā)無鹵、低煙、低毒、高效的新型阻燃劑是目前阻燃研究的發(fā)展趨勢，需要開發(fā)新的阻燃劑品種，使其與 PP之間有良好的相容性，或者提高現(xiàn)有阻燃劑的穩(wěn)定性。未來阻燃劑將向功能化方向發(fā)展，各種增效劑的應(yīng)用將使復(fù)配技術(shù)得到進一步發(fā)展1。第二章 阻燃劑的種類及應(yīng)用2.1鹵素阻燃劑鹵系阻燃劑是傳統(tǒng)的PP阻燃體系，主要包括十溴二苯醚(DBDPO)、八溴醚(TBAB)等，通常在這個體系里還會加入氧化銻(Sb2O3)作為阻燃協(xié)效劑，在提高鹵系阻燃劑的阻燃效率的同時降低其用量。在

27、溴系阻燃劑中，溴化環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的流動性、較高的阻燃效率、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性，同時能使被阻燃的材料具有良好的物理機械性能，不起霜，有廣闊的市場空間。但是鹵系/氧化銻復(fù)合阻燃體系在燃燒的時候會產(chǎn)生大量有毒的煙霧，造成二次污染。近年來，隨著對阻燃劑低毒、環(huán)境友好的進一步要求，鹵系阻燃劑的使用受到了越來越多的限制。2.2 氫氧化物阻燃劑氫氧化物阻燃劑主要包括氫氧化鎂Mg(OH)2、氫氧化鋁Al(OH)3和堿式碳酸鋁鎂等，屬于添加型無機阻燃劑。氫氧化物的分解產(chǎn)物能形成保護膜覆蓋在PP表面，起到屏障作用，發(fā)揮良好的抑煙效果，是一種環(huán)境友好型的綠色阻燃劑，并且與紅磷等無鹵阻燃劑有一定的協(xié)效阻燃作用

28、。但氫氧化物屬于無機物，具有親水性，而PP的極性很弱，因此氫氧化物在PP中分散性和相容性都很差。并且用Mg(OH)2阻燃PP時，為使材料達(dá)到UL94-V0阻燃級(3.2mm試樣)，用量須大于60%，這往往導(dǎo)致PP加工性能變差，機械性能顯著劣化，在很大程度上限制了氫氧化物阻燃劑的進一步應(yīng)用。2.3 膨脹阻燃劑膨脹性阻燃劑單從阻燃效率來說，膨脹石墨可謂“無與倫比”。與其它磷系阻燃劑配合，其阻燃的聚丙烯類塑料可以輕松打到V0阻燃等級2。而且，膨脹石墨來源豐富，價格低廉。問題主要在于，膨脹石墨達(dá)到明顯阻燃效果必須選用80目左右的產(chǎn)品，其得到的制品外觀實在難以恭維3。2.4 納米碳管阻燃劑自1991年飯

29、島教授發(fā)現(xiàn)納米碳管(NTs)以來，由于其獨有的結(jié)構(gòu)和奇特的物理、化學(xué)特性，以及潛在的應(yīng)用前景而日益受到人們的關(guān)注。納米碳管具有良好的熱傳導(dǎo)性，而且強度高，富有彈性，用納米碳管制備復(fù)合材料不但可以提高材料的耐熱性能和阻燃性能，還可以起到增強和增韌的作用。但納米碳管的制備方法仍然不夠完善，制得的納米碳管不均一，副產(chǎn)物較多，使復(fù)合材料性能受到影響；同時納米碳管過深的顏色和昂貴的價格限制了它的應(yīng)用。2.5 有機硅阻燃劑有機硅化合物是一種新型、高效、低毒的環(huán)境友好非鹵阻燃劑，也是一種成炭型的抑煙劑，能夠促進炭層的形成，提高炭層的穩(wěn)定性和改善炭層結(jié)構(gòu)。有機硅系阻燃劑可通過與互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)部分交聯(lián)

30、類似的機理與聚合物結(jié)合，能夠限制阻燃劑在聚合物內(nèi)的流動，因此有機硅系阻燃劑不會像鹵系和磷系阻燃劑那樣產(chǎn)生遷移現(xiàn)象。有機硅阻燃材料在燃燒的時候較早融滴，阻燃劑穿過基材的縫隙遷移到基材表面形成致密穩(wěn)定的含硅焦化炭保護層，能夠隔熱，斷絕氧氣的供應(yīng)。第三章 實驗部分3.1 實驗前準(zhǔn)備3.1.1主要原料PP100g(粒料90535.上海賽科石油化工有限責(zé)任公司）；氫氧化鎂Mg（OH）2（HSW產(chǎn)）；氮磷阻燃劑(PNPID，杭州捷爾思阻燃化有限公司)；十溴二笨乙烷（DBDPE）（SL， 江蘇江陰市利港精細(xì)化工廠）；三氧化二銻Sb2O3（湖南錫礦山閃星銻業(yè)有限公司）；蒙脫土 (市售)3.1.2實驗主要儀器與

31、設(shè)備雙螺桿擠出機：TE35，南京科亞實業(yè)有限公司；注塑機：SZ160/80NB，寧波塑料機械廠；電子萬能試驗機：CMT-5014，深圳新三思計舉技術(shù)有限公司；沖擊試驗機：JB一300A，吳忠試驗機廠；熱重分析儀：Pyris Diamond Pekin Elmer公司。3.2實驗過程3.2.1 試樣制備（1）表面處理 分別將氫氧化鎂Mg（OH）2和三氧化二銻Sb2O3加入高速混合機中混合，然后將偶聯(lián)劑NDZ201的異丙醇溶液逐漸滴加到高速混合機內(nèi)，混合10分鐘，取出備用。 （2）試樣的制備將PP、阻燃劑氫氧化鎂、PNPID/三氧化二銻Sb2O3復(fù)合阻燃劑、DBDPE/三氧化二銻復(fù)合阻燃劑及MMT

32、按一定配比，在雙螺桿擠出機上進行熔融擠出造粒，各區(qū)溫度為：I區(qū)160，II區(qū)165.III區(qū) 175，IV區(qū)180，機頭185。然后在注射機中注射成型，注射溫度為1區(qū)170，11區(qū)180，111區(qū)200，機頭210。3.2.2 性能測試（1）拉伸強度拉伸強度按GB/T1040-1992測試，樣品選取長條形，使用CMT-5104型電子萬能試驗機，拉伸速度50mm/min，測試溫度為25；（2）彎曲強度彎曲強度按GB/T9341-2000測試，樣品不選取厚度小于1mm的樣品，使用CMT-5104型電子萬能試驗機，游標(biāo)卡尺，下壓速度為2mm/min，測試溫度為25；（3）沖擊強度沖擊強度按GB/18

33、43-1996測試，樣品選取標(biāo)準(zhǔn)試樣，使用沖擊試驗機，測試溫度為25；（4）垂直燃燒性能樣品分別選取試片和試條，使用水平垂直燃燒測試儀垂直燃燒性能按GB/T2408-1996進行測試；（5）在熱分析儀上進行TG測試氮氣，升溫速率為5/min。第四章 結(jié)果與討論4.1 阻燃劑含量對PP力學(xué)性能的影響圖1 阻燃劑含量對PP拉伸強度的影響圖2 阻燃劑含量對PP沖擊強度的影響 圖3 阻燃劑含量對PP彎曲強度的影響圖1、2、3為阻燃劑含量對PP力學(xué)性能的影響。從圖1可以看出，阻燃劑的加入使PP的拉伸強度和缺口沖擊強度都有不同程度的下降。而Mg（OH）2對體系沖擊強度和拉伸強度的影響較小。這可能是因為Mg

34、（OH）2經(jīng)過鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ201處理后，提高了其與PP基體之間的界面作用力。而復(fù)合阻燃劑PNP1D/Sb2O3、DBDPE/Sb2O3的加入使得PP的拉伸與沖擊強度下降的相對較多，特別是PP/DBDPE/Sb2O3體系在DBDPE含量大于15phr時，體系的拉伸與沖擊強度迅速下降，這是由于復(fù)合阻燃劑DBDPE/Sb2O3是小分子物質(zhì)，且Sb2O3為無機填料，因而影響了體系的韌性4。圖顯示了阻燃劑含量對PP彎曲強度影響，從圖中可以看出，隨著阻燃劑含量的增加，不同阻燃劑對體系彎曲強度影響差異較大，PP/Mg(OH)2體系彎曲強度呈上升趨勢，而PP/PNP1D/Sb2O3體系的彎曲強度則呈先升

35、后降再升的趨勢，而PP/DBDPE/Sb2O3體系彎曲強度有所下降，但變化不大。4.2 阻燃劑對PP阻燃性能的影響表1，、2、3分別反映了三種不同的阻燃體系對PP材料阻燃性能的影響。表為不同含量Mg(OH)2阻燃體系燃燒情況，從表中可以看出， 當(dāng) Mg(OH)2含量為 40phr時，體系垂直燃燒等級才達(dá)到FV 3 級， 且存在明顯的滴落與濃煙現(xiàn)象， 而且過多的 Mg(OH)2含量會降低PP體系的綜合力學(xué)性能。因此，Mg(OH)2不是很適用于PP的阻燃改性。從表2可以看出， 隨著PNP1D/Sb2O3

36、60;含量的增加， 體系的阻燃性能明顯提高，但其熔滴和煙霧現(xiàn)象仍然存在。表3為不同含量的DBDPE/Sb2O3對PP阻燃性能的影響，隨著DBDPE/Sb2O3含量的增加， 體系的阻燃性能迅速提高，但是同PP/ Mg(OH)2、PP/PNP1D/ Sb2O3 體系一樣， 其煙與熔滴現(xiàn)象依然存在，需待解決。為了解決PP/PNP1D/ Sb2O3， PP/DBDPE/ Sb2O3體系燃燒過程中濃煙和熔滴現(xiàn)象，我們分別在PNP1D含量為30phr和DBDPE含量為32phr兩個體系中加入蒙脫土（MMT）， 含量分別為3phr，5phr。垂直燃

37、燒實驗結(jié)果如表4、5所示。從表4，表5看出，當(dāng)MMT含量為3時，PP/PNP1D/ Sb2O3、PP/DBDPE/ Sb2O3體 系 的阻燃性能均已達(dá)到FV0級， 而且發(fā)煙量明顯減小， MMT的抑煙效果非常明顯， 同時熔滴現(xiàn)象基本克服。這是因為在PP體系燃燒過程中， 蒙脫土與PNPDD Sb2O3， 或DBDPE/ Sb2O3協(xié)同作用， 燃燒殘余物增加， 部分殘余物蓋于燃燒表面， 起到阻止熱、氧氣等的交流及進入材料內(nèi)部， 而且MMT在受熱降解過程中會促進材料表面形成堅固的炭層，

38、0;延緩熱量向材料內(nèi)部傳導(dǎo)， 同時延緩材料熱分解后小分子產(chǎn)物的逸出使得阻燃效果明顯提高5。4.3不同PP阻燃體系熱穩(wěn)定性的研究不同MMT含量的PP/PNPDD/ Sb2O3，PP/DBDPE/ Sb2O3體系在空氣中的熱失重曲線如圖4和圖5所示。從圖可以看出， 添加MMT后，PP/PNPDD/ Sb2O3體系開始分解的溫度有所提高，分解速率也有所下降。這是因為MMT的片層結(jié)構(gòu)對熱降解過程中生成的小分子的揮發(fā)具有很強的屏障效應(yīng)，有效地限制體系的連續(xù)分解。從圖中還可以看出， MMT加入使得材料的剩炭率增，當(dāng)MMT含量為3phr時，體系的剩炭率大約為6wt，比沒加MMT時提高 了2wt左右，這說明在升溫過程中MMT促進了體系的成碳作用。由于阻燃材料在燃燒過程中焦化成炭，形成的炭層起到了隔熱隔氧的作用， 剩炭率的增加必然會優(yōu)化材料的阻燃性能。6圖4 PP/PNP1D/Sb2O3體系的熱失重曲線圖5 PP/DBDPE/Sb2O3體