兩種三嗪阻燃劑的合成及其在聚丙烯阻燃中的應(yīng)用研究.pdf

1、聚丙烯(PP)具有無毒、高透明度和優(yōu)異的電絕緣性等諸多優(yōu)異特性,從而被廣泛的應(yīng)用于建筑、家電、包裝等行業(yè),但是其易燃性嚴(yán)重限制了其應(yīng)用范圍。本文以聚丙烯環(huán)保型膨脹阻燃劑的開發(fā)為出發(fā)點(diǎn),主要對其展開了復(fù)配型膨脹阻燃劑和單分子膨脹阻燃的合成兩方面的研究。
　　(1)合成了一種富苯環(huán)的三嗪阻燃劑(PTPA),通過傅立葉紅外光譜(FT-IR)、核磁共振氫譜(1H-NMR)、元素分析確定了目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。通過熱重分析(TGA)研究了PTPA

2、和聚磷酸銨(APP)不同配比時體系的熱降解行為。結(jié)果表明,PTPA具有良好的熱穩(wěn)定性,在 N2氣氛中,其起始降解溫度為464℃,800℃的殘?zhí)苛繛?2.35％;當(dāng)APP與PTPA的復(fù)配比例為1:1(wt%)時,復(fù)配型阻燃劑APP/PTPA在800℃的殘?zhí)苛繛?9.59%。將APP和PTPA以1:1的比例復(fù)配成新型膨脹阻燃體系(nIFR)添加到PP中,通過極限氧指數(shù)法(LOI)、垂直燃燒法(UL-94)、錐形量熱儀(CONE)和熱重分析(

3、TGA)研究了nIFR對PP阻燃性能與熱穩(wěn)定性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)nIFR添加量20wt%時,復(fù)合材料PP/nIFR20的LOI為32%,UL-94測試為V-0等級;PP/nIFR20的錐形量熱儀測試顯示,PP/nIFR20總熱釋放量(THR)為74MJ/m2,最大熱釋放速率(HRR)為163kW/m2,總的煙霧釋放量(TSR)和煙霧釋放速率(SPR)分別為7.34m2/kg和0.031m2/s,與PP和PP/IFR30的CONE數(shù)據(jù)

4、相比,具有更好的阻燃性能。同時,通過Kisinger法分別研究了PP、PP/IFR30和PP/nIFR20的熱降解動力學(xué),結(jié)果顯示,PP/nIFR20的降解活化能為183.7kJ/mol,遠(yuǎn)高于PP和PP/IFR30的82.4kJ/mol和135.3kJ/mol,說明nIFR在提高PP阻燃性的同時也提高了PP的熱穩(wěn)定性;采用掃描電子顯微鏡(SEM)對CONE測試后的炭層進(jìn)行觀察,結(jié)果表明PP/nIFR20的炭層明顯比PP/IFR30的炭

5、層更加致密、穩(wěn)定,能有效提高阻燃材料在高溫下的穩(wěn)定性。
　　(2)從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā),合成了氮-磷摩爾比不同的三源一體阻燃劑PSCP。通過FT-IR和1H NMR確定了PSCP的分子結(jié)構(gòu)。通過TGA研究了氮-磷摩爾比不同的情況下,PSCP熱分解性能的差異。結(jié)果表明,不同摩爾比的 PSCP均具有較高的熱穩(wěn)定性,且當(dāng)?shù)?磷摩爾比2:1時,PSCP具有最高的殘?zhí)苛?800℃時達(dá)62.7%。將氮-磷摩爾比2:1的PSCP添加到PP中,通過

6、LOI、UL-94、CONE、TGA研究了PSCP對PP阻燃和熱穩(wěn)定性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)PSCP的添加量在20wt%時,阻燃材料的LOI為27%,UL-94測試為V-0等級。PP/PSCP20的CONE結(jié)果顯示,PP/PSCP20總的熱釋放量為85MJ/m2,總的煙霧釋放量和最大煙霧釋放速率分別為6.67m2/kg和0.035m2/s,與PP的CONE數(shù)據(jù)相比,明顯提高了PP的阻燃性能。通過Kissinger法研究了添加量20wt%