磷、氮類阻燃劑在阻燃聚苯乙烯樹脂和泡沫塑料中的應(yīng)用研究.pdf

1、聚苯乙烯材料因具有突出的綜合性能而被人們廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。但聚苯乙烯材料的碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)使其極易燃燒，側(cè)鏈上體積較大的苯環(huán)容易脫掉，更加劇了燃燒過(guò)程的生煙量和融滴傾向。另外，保溫性能較突出的閉孔泡沫塑料——可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)中，封閉的泡孔帶來(lái)的空氣流通性也導(dǎo)致其易燃。較大的添加量和較低的阻燃效率一直是限制阻燃劑發(fā)展的重要因素。因此，尋找更好的阻燃方法和更有效的阻燃劑是當(dāng)務(wù)之急。
　　 本論文嘗試從新的阻燃方法和合成新

2、的阻燃劑入手，對(duì)聚苯乙烯材料進(jìn)行阻燃改性。該論文分為三個(gè)部分:
　　 第一部分是通過(guò)懸浮聚合法制備阻燃聚苯乙烯。將阻燃劑磷酸三（β-氯乙基）酯(TCEP)加入到懸浮聚合體系中，探討了聚合溫度、攪拌轉(zhuǎn)速、引發(fā)劑/單體比對(duì)懸浮聚合體系的影響以及阻燃劑存在下的最佳聚合條件，考察了制得的阻燃PS的燃燒行為和熱穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明，該類阻燃劑的存在對(duì)懸浮聚合體系的聚合條件影響較小，熱重分析(TGA)結(jié)果表明，添加4％ TCEP后材料的起始熱分

3、解溫度提前50℃左右，殘?zhí)苛刻岣叩?0％。從材料在馬弗爐里400℃燃燒15 min后的數(shù)碼照片和殘?zhí)康膾呙桦婄R(SEM)照片可以看出，阻燃劑發(fā)揮了很好的凝聚相阻燃作用。
　　 其次，通過(guò)聚乙烯亞胺(PEI)和苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物(SMA)的反應(yīng)合成了一種新型含氮大分子阻燃劑SMA-g-PEI。傅里葉紅外光譜(FTIR)在1727 cm-1、1645 cm-1和1560 cm-1的特征峰、核磁(13C-NMR)在150-170

4、ppm范圍內(nèi)新的峰區(qū)間以及凝膠滲透色譜(GPC)圖中的獨(dú)立單峰都說(shuō)明成功合成了該新型接枝聚合物。然后把合成的阻燃劑與PS在微型錐形雙螺桿擠出機(jī)上共混來(lái)制備阻燃PS復(fù)合物。燃燒測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)添加20 phr SMA-g-PEI時(shí)，PS的熱釋放峰值(PHRR)從1070.5 kW·m-2降低到981.5 kW·m-2，降低了8.3％。LOI值由18.0％提高到21.8％。當(dāng)添加第三組分磷酸三丁酯(TBP)時(shí)，PHRR又進(jìn)一步降低了9.7％

5、。該含氮大分子阻燃劑能與其協(xié)效生成較好的膨脹炭層，也釋放出不燃性氣體實(shí)現(xiàn)在氣相的阻燃。最后，根據(jù)殘?zhí)康腟EM照片和FTIR分析，推測(cè)了阻燃機(jī)理。
　　 第三部分探索了實(shí)驗(yàn)室條件下制備EPS的實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)方法以及最適宜的實(shí)驗(yàn)條件。并采用三聚氰胺-甲醛樹脂預(yù)聚體(MF)作為包覆溶劑，把阻燃劑聚磷酸銨(APP)和硼酸鋅(ZB)包覆在EPS預(yù)發(fā)泡珠粒的表面來(lái)實(shí)現(xiàn)阻燃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明隨著阻燃劑添加量的增大，材料的LOI值增大。EPS/MF