不同填料對(duì)阻燃聚丙烯復(fù)合材料燃燒性能的影響

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1、２０１５年第８期（總第１６１期）江西建材應(yīng)用研究不同填料對(duì)阻燃聚丙烯復(fù)合材料燃燒性能的影響■聶芹，陳琳，陳玉平，王小廣■江西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料與能源學(xué)院，江西南昌３３００９５摘要：以十溴二苯醚（ＤＢＤＰＯ）、八溴二苯醚（ＯＢＤＰＯ）、三氧化二銻（Ｓｂ２Ｏ３）為２，深圳新三思材料檢測(cè)有限公司；（５）水平垂直燃燒測(cè)定儀：ＣＦＺ－３阻燃劑，滑石粉（Ｔａｌｃ），蒙脫土（Ｍｍｔ），凹凸棒（Ａｔｐ），炭黑（ＣＢ）為填料型，南京江寧區(qū)分析儀器廠；（６）掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）：ＨｉｔａｃｈｉＳ－熔融擠出制備阻燃聚丙烯復(fù)合材料。比較了兩種溴系

2、阻燃劑對(duì)ＰＰ性能４７００，日本日立公司。的影響并研究了滑石粉，蒙脫土，凹凸棒三種不同的層狀硅酸鹽材料以１．３試樣制備及炭黑含量對(duì)ＯＢＤＰＯ阻燃聚丙烯垂直燃燒性能，熱穩(wěn)定性的影響。研將各組分按預(yù)定配比混合均勻后，在１８０－２００℃溫度下使用雙螺究表明，ＯＢＤＰＯ復(fù)配阻燃劑含量為１０ｗｔ％時(shí)ＰＰ／ＯＢＤＰＯ／Ｓｂ２Ｏ３體系能桿擠出機(jī)造粒，將粒料在８０℃下烘４ｈ后，采用海天注塑機(jī)（ＨＴＦ６０ｗ２達(dá)到ＵＬ９４Ｖ－０級(jí)，且力學(xué)性能較優(yōu)；Ａｔｐ的阻燃協(xié)效率最高，３ｗｔ％的Ａｔｐ就達(dá)到６ｗｔ％的Ｍｍｔ和Ｔａｌｃ阻燃協(xié)效率；３ｗｔ％的滑石粉和４

3、ｗｔ％的－Ⅱ）在１９０－２１０℃溫度下注塑成標(biāo)準(zhǔn)試樣。ＣＢ能改善ＯＢＤＰＯ阻燃聚丙烯復(fù)合材料的滴落情況，但是隨著ＣＢ用量１．４性能測(cè)試的增加，復(fù)合材料的燃燒加劇，且ＣＢ含量較高時(shí)，Ｔａｌｃ的防滴落效果不（１）拉伸試驗(yàn)：按照ＧＢ／Ｔ１０４０－１９９２《塑料拉伸試驗(yàn)方法》在微機(jī)明顯。控制萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，拉伸速度為５０ｍｍ／ｍｉｎ，測(cè)試溫度２５℃；（２）沖關(guān)鍵詞：聚丙烯ＯＢＤＰＯ阻燃層狀硅酸鹽炭黑擊試驗(yàn)：按照ＧＢ／Ｔ１８４３－１９９６《塑料懸臂梁沖擊試驗(yàn)方法》在懸臂梁沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，測(cè)試溫度２５℃，簡支７．５Ｊ；（３）垂直燃燒：在

4、ＬＦＺ－ＰＰ以優(yōu)良的綜合性能在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，但ＰＰ易燃，３型水平垂直燃燒測(cè)定儀上按照ＧＢ／Ｔ２０４８－１９９６標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試和評(píng)氧指數(shù)僅為ｌ７．５左右，成炭率低，燃燒時(shí)產(chǎn)生熔滴，且燃燒時(shí)易發(fā)煙以估；（４）熱重測(cè)試：在熱重分析儀上測(cè)定阻燃聚丙烯的重量變化，溫度［１］及產(chǎn)生有毒氣體。這些缺點(diǎn)限制了ＰＰ的應(yīng)用范圍，所以改善材料從室溫到７００℃，升溫速率２０℃／ｍｉｎ，空氣氛。的阻燃性非常必要。溴系阻燃劑仍然是應(yīng)用較廣泛的阻燃劑。相對(duì)于２結(jié)果與討論傳統(tǒng)的無機(jī)阻燃劑而言，如氫氧化鋁、氫氧化鎂，雖然無毒環(huán)保，但是添２．１不同阻燃劑

5、含量對(duì)ＰＰ／阻燃劑／Ｓｂ２Ｏ３體系燃燒性能的影響［２］加量大，易使材料力學(xué)性能惡化。而使用較少量的溴系阻燃劑就可表１為ＰＰ／ＤＢＤＰＯ／Ｓｂ２Ｏ３和ＰＰ／ＯＢＤＰＯ／Ｓｂ２Ｏ３體系的垂直燃燒以達(dá)到較好的阻燃效果。但是單純地將溴系阻燃劑應(yīng)用于ＰＰ中并不測(cè)試結(jié)果，從表中可以看出，隨著ＤＢＤＰＯ／Ｓｂ２Ｏ３含量的增加，ＰＰ／ＤＢＤ能改善ＰＰ燃燒時(shí)發(fā)煙以及滴落的缺點(diǎn)，而在ＰＰ／硅酸鹽粒子復(fù)合材料ＰＯ／Ｓｂ２Ｏ３體系的阻燃性能明顯提高，當(dāng)復(fù)配阻燃劑含量為３０ｗｔ％時(shí)，（ＰＬＳ）中硅酸鹽粒子不但可以提高材料的熱穩(wěn)定性、降低材料的燃燒可以達(dá)

6、到ＵＬ９４Ｖ－１級(jí)，且熔滴和煙霧現(xiàn)象較嚴(yán)重；而ＰＰ／ＯＢＤＰＯ／［３］性能，而且層狀硅酸鹽與溴系阻燃劑有協(xié)效作用。ＰＬＳ在燃燒過程Ｓｂ２Ｏ３復(fù)合體系隨著ＯＢＤＰＯ／Ｓｂ２Ｏ３含量的增加，阻燃性能比十溴復(fù)配中結(jié)構(gòu)被破壞，在燃燒的材料表面形成了多層的硅酸鹽納米復(fù)合結(jié)構(gòu)阻燃體系提高得更加明顯，當(dāng)復(fù)配阻燃劑含量為１０ｗｔ％時(shí)，能達(dá)到炭層，該炭層起到了很好的屏障作用，并且燃燒過程中炭化作用生成的［４，５］ＵＬ９４Ｖ－０級(jí)，但燃燒過程中仍存在熔滴和煙霧現(xiàn)象。八溴復(fù)配體系致密的炭層結(jié)構(gòu)也提高了ＰＰ的阻燃能力。阻燃性能提高明顯可能是由于八溴的熔

7、點(diǎn)較低（為１０７－１２０℃），與為解決這一問題，溴系阻燃劑往往要和無機(jī)粒子復(fù)配進(jìn)行使用。［６］ＰＰ樹脂的熔點(diǎn)近，在燃燒的過程中八溴先燃燒并分解產(chǎn)生ＨＢｒ，然后例如：李向梅等研究發(fā)現(xiàn)在聚丙烯（ＰＰ）／八溴醚（ＴＢＡＢ）阻燃體系中，添加碳納米管、蒙脫與Ｓｂ２Ｏ３反應(yīng)產(chǎn)生ＳｂＯＢｒ和ＳｂＢｒ３來捕獲由聚合物裂解產(chǎn)生的自由基Ｈ·而阻止聚合物的燃燒，故而起到了阻燃ＰＰ的作用，而十溴的熔點(diǎn)土和膨脹石墨后，ＰＰ／ＴＢＡＢ阻燃體系的燃燒性能均降低，樣品的為３００℃，遠(yuǎn)高于ＰＰ，在燃燒時(shí)ＤＢＤＰＯ可能還沒來得及分解產(chǎn)生ＨＢｒ成炭率增加，同時(shí)添加碳

8、納米管、蒙脫土和膨脹石墨后樣品的初始熱分而火焰已經(jīng)蔓延，故八溴阻燃ＰＰ體系的阻燃性能較十溴阻燃ＰＰ體系解溫度有所提高。添加了碳納米管的阻燃體系熱釋放速率僅是純ＰＰ［７］好。樹脂的八分之一；陳玉坤等研究了紅磷和炭黑對(duì)聚丙烯，疏松型納表１不同阻燃ＰＰ復(fù)合體系的垂直燃