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1、-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
2、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 mag
3、nesium 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 retarda
4、nt 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 o
5、xygen 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 proportion of APP/PER/Mg(OH)
6、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185.1 引言185.2 APP/PER/Mg(O
7、H)2三元复合体系阻燃正交实验设计及结果185.3 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1.1引言聚丙烯为重复单元为的聚合物。根据分子构型不同，有等规聚丙烯、间规聚丙烯、无规聚丙烯三种。聚丙烯(PP)作为第3大塑料，其原料来源丰富，并且价格低廉，合成工艺较简单，与其他通用热塑性塑料相比，聚丙烯具有较好的综合性能，如密度小(0.890.91g/cm3)，加
8、工性能好，有较好的耐热性，机械性能如屈服强度、拉伸强度、表面硬度、刚性及耐磨性都较优异，另外它还具有良好的电绝缘性、抗弯曲疲劳性及耐化学药品等性能，因而被广泛用于汽车工业、电器工业、日用品及家具工业、包装工业的诸多领域，是最有希望实现通用塑料工程化的塑料品种之一。但是PP燃烧性能差，极易燃烧，极限氧指数(LOI)仅为17.418.7，属于易燃物，遇火燃烧时发热量高、燃烧速度快，并伴有发烟、滴落现象，容易发生火灾，火焰传播速度快，不易熄灭，给人们的生命、财产造成极大的伤害，其应用领域受到极大的限制。近年来火灾事故的频频发生，给人们的生命安全和财产造成巨大损害，因此世界各国对聚丙烯及其它合成树脂的
9、阻燃改性进行了大量研究，并取得了很大进展。随着国家环保政策的相继颁布，人们环保意识的增强，对材料阻燃的要求也随之严格。聚丙烯的广泛运用，其材料的耐燃、防火等问题成为迫切需要解决的重要课题。 (3)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。(4)聚丙烯与阻燃性聚合物共混制取阻燃聚丙烯。如氯化聚乙烯与PP兼容性好，共混后可制的阻燃聚丙烯。同时，采用过氧化物和硫磺促进剂进行交联，可以提高阻燃聚丙烯的性能。1.3 聚丙烯（PP）阻燃研究进展聚丙烯阻燃剂主要可分为卤系阻燃剂和无卤阻燃剂等阻燃方法。1.3.1 卤系阻燃剂的研究常用的卤系阻燃剂有十溴二苯醚、八溴醚、四溴双酚A等，其中十溴二苯醚用
10、量最大。其特点是添加量少、阻燃效果显著。将阻燃剂四溴双酚-A-2，3-二溴丙基醚(TBAB)或十溴联苯醚(DBDPO)与三氧化二锑(Sb2O3)按2：1复合后，填充PP，当TBAB用量为2份时，垂直燃烧性能可达FV-2级，LOI为27.3；用量为4份时，达到了FV-0级，LOI为29.2；而DBDPO的用量为8份时，才能达到FV-2级，LOI仅为24.8，由此可见，TBAB的阻燃效果比DBDPO好。在玻纤增强PP中加入溴化丙烯酸盐、Sb2O3和Mg(OH)2可赋予材料阻燃特性。溴化丙烯酸盐不仅可以与PP反应，而且还可以与玻纤及Sb2O3反应，从而提高了PP的阻燃性能。于莉等2研究了十溴二苯醚及
11、其与Sb2O3、红磷配合使用对PP(/乙烯/丙烯/二烯)共聚物(EPDM)共混物阻燃和力学性能的影响；十溴二苯醚对PP/EPDM共混物有阻燃作用，但效果不明显；而十溴二苯醚与Sb2O3或红磷在PP/EPDM共混物中并用有协同阻燃作用，其中十溴二苯醚与红磷的并用比与Sb2O3的并用阻燃效果好。环保呼声日益提高，卤系阻燃剂由于燃烧时发烟量大、释放有毒及腐蚀性气体而对环境产生较大的影响卤素阻燃剂将逐步被低卤和无卤的阻燃剂所替代。1.3.2无卤阻燃剂的研究无卤阻燃剂具有安全、抑烟、无毒、价廉等优点，主要有金属氧化物的水化物、磷系、硅系和膨胀系阻燃剂以及纳米阻燃剂等。 （3）硅系阻燃剂硅系阻燃剂分无机和
12、有机硅阻燃剂。无机硅主要为二氧化硅，有机硅主要有硅油、硅树脂、硅橡胶以及有机硅醇酰等。有机硅阻燃剂具有防潮、憎水、电气绝缘、耐高低温、化学稳定性好等优异性能。并且有机硅阻燃剂阻燃效果优于无机硅，与PP的兼容性好，是硅系阻燃剂的主要发展方向。有机硅阻燃剂的阻燃机理为有机硅酸盐中的乙烯基促使碳化硅焦化隔离层的生成，阻止了聚合物与空气中氧气的接触和传递，抑制了有毒气体释放和烟雾的生成，从而提高了阻燃、抑烟效果。PP/APP/PT体系中混有SiO2和Al2O3时最高氧指数可达35.5，比纯PP高17%7。（4）膨胀型阻燃剂(IFR)膨胀型阻燃剂(IFR)是以磷、氮为主要成分的无卤阻燃剂。含IFR的高聚
13、物受热燃烧时，表面生成一层炭质泡沫层能隔热、隔氧、抑烟，并能防止熔滴产生，所以具有良好的阻燃性能。IFR多由聚磷酸铵(APP)、多元醇如季戊四醇(PT)及三聚氰胺(M)复合组成。IFR须具备以下性质：(1)热稳定性好，能经受PP加工过程中200以上的高温；(2)热降解释放的大量挥发性物质不会对膨胀发泡过程产生不良影响；(3)在PP中分散均匀，在PP燃烧时能形成一层完全覆盖在PP表面的膨胀炭层；(4)与PP有良好的兼容性，不与添加剂发生不良作用，不过多损害PP的物理、力学性能。IFR的优势在于不含卤素和Sb2O3，且低烟、少毒、无腐蚀性气体，生成的炭层可以吸附熔融着火的PP，防止其滴落传播火灾。
14、马志领等8以P2O5、PT和M为原料制得IFR，考察了酸式磷酸酯作为PP/IFR体系的偶联剂时对材料性能的影响，并对其偶联机理进行了探讨；酸式磷酸酯分子中含有既可与IFR反应的P-OH基团又含有与PP兼容性较好的烷基，在IFR与PP之间起到了较好的偶联作用。特别是酸式磷酸二辛酯能同时满足阻燃性和兼容性的要求，是一种可选的阻燃偶联剂。 PP燃烧性能差，极易燃烧，极限氧指数(LOI)仅为17.418.7，属于易燃物，遇火燃烧时发热量高、燃烧速度快，并伴有发烟、滴落现象，容易发生火灾，火焰传播速度快，不易熄灭，给人们的生命、财产造成极大的伤害，其应用领域受到极大的限制。随着聚丙烯的广泛运用，其材料的
15、耐燃、防火等问题成为迫切需要解决的重要课题。所以本研究的目的就是通过改性使得聚丙烯阻燃材料能够在一定的程度上提高耐热，耐火的能力，同时保证材料的力学性能，能够有效确保材料受热后的稳定和达到拉伸强度要求，并将灾难的损失降到最低。1.4.2 论文研究的主要内容本论文是对聚丙烯材料进行阻燃研究。研究了APP/PER/Mg(OH)2三种化学成分对PP材料的阻燃效果。将阻燃添加剂和PP材料通过加入塑料注射成型机运用模具成型后，对试样进行氧指数试验和拉伸强度测试。在此基础上研究了含有这三种化学成分的阻燃复合体系，在众多体系中选择效果较好的几种，将这几种阻燃剂复配得到多元阻燃体系，再进行配比的优化与验证。2 实验部分2.1 实验主要原料及主要设备2.1.1 实验主要原料本实验的主要原料如表2.1所示。表2.1 实验原材料名称级别生产公司聚磷酸铵季戊四醇氢氧化镁聚丙烯工业级工业级工业级工业级市售云南云天化股份有限公司
