【摘 要】
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聚丙烯（PP）作为一种典型的半结晶的热塑性塑料,具有较高的耐化学性、电绝缘性、耐冲击性和耐磨加工性,被广泛应用于机械、建筑、纺织、包装等领域。然而,PP材料的极限氧指数（LOI）仅为17.5%左右,耐热性能差、燃烧热高,且伴有“熔滴”现象,严重阻碍其实际应用。因此,解决PP的火灾风险问题具有重要意义。膨胀型阻燃剂（IFR）是一种高效低毒的环保型阻燃剂,其体系自身具有的酸源、炭源、气源构成协同作用,
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聚丙烯（PP）作为一种典型的半结晶的热塑性塑料,具有较高的耐化学性、电绝缘性、耐冲击性和耐磨加工性,被广泛应用于机械、建筑、纺织、包装等领域。然而,PP材料的极限氧指数（LOI）仅为17.5%左右,耐热性能差、燃烧热高,且伴有“熔滴”现象,严重阻碍其实际应用。因此,解决PP的火灾风险问题具有重要意义。膨胀型阻燃剂（IFR）是一种高效低毒的环保型阻燃剂,其体系自身具有的酸源、炭源、气源构成协同作用,燃烧时会在基体材料表面生成稳定的膨胀炭层,起到隔热、隔氧、抑烟、防滴等功效。但是常用成炭剂季戊四醇（PER）属于石油基化合物,使用过程中存在易吸潮、易迁移、不可再生等不足。因此,本文通过制备硅气凝胶协效剂及生物质基炭化剂构成新的膨胀阻燃体系,制备不同比例的膨胀阻燃PP复合材料,并对样品进行理化表征和性能测试,主要研究内容如下:（1）采用溶胶-凝胶法制备疏水型二氧化硅气凝胶（SA）作为协效剂,与聚磷酸铵（APP）、双季戊四醇（DPER）共同构成膨胀阻燃体系。通过熔融共混法制备了SA/APP/DPER/PP复合材料。通过燃烧试验、热重分析、力学性能测试和烟密度测试,研究了SA对PP复合材料的阻燃性能和成炭性能的影响。结果表明:SA@APP/DPER/PP的LOI由17.5%增加到26.7%,UL-94达到V-0级。添加量2 wt%的PP4的抗拉强度为23.54 MPa,弹性模量达到257.27 MPa,断裂伸长率为75.29%。烟密度测试600 s时,PP4的透光率达到28.82%。拉曼测试表明,PP4的R值为1.05,具有最佳的炭渣稳定性。SA的加入有效地提高了复合材料的热稳定性和成炭性。（2）为进一步提高PP的成炭率,采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅包覆木质素（Si O2@AL）成炭剂,制备Si O2@AL/APP/DPER/PP阻燃复合材料。FTIR和XRD测试表明包覆成功,再对阻燃复合材料进行燃烧测试、烟气测试和残炭分析。结果表明:当添加4 wt%Si O2@AL的PP复合材料UL-94达到V-0级,LOI值最高为27.6%。Si O2@AL/IFR/PP在具有良好的高温稳定性能,较传统膨胀阻燃PP提高了热失重速率降低了1.75%,且800℃时残留量增加了0.5倍;烟密度测试和残炭SEM分析表明,Si O2@AL的添加使PP形成了更加稳定的蜂窝状炭层,烟释放总量呈下降趋势。（3）为了达到更好的阻燃效果,引入三聚氰胺聚磷酸（MPP）与改性木质素（Si O2@AL）进行复配,用于膨胀阻燃PP材料。结果表明:当添加总量25 wt%（MPP/DPER/Si O2@AL=6:2:1）的阻燃剂时,UL-94达到了V-0级。TG结果在800℃的残余质量更是达到了14.64%。PP的拉伸强度为12.50 MPa,断裂伸长率达到34.43%。烟密度测试中,当添加总量25 wt%（MPP/DPER/Si O2@AL=4:1:1）时,抑烟效果有很大地提升,其DS10达到5.37%。MPP与DPER、Si O2@AL复配表现出良好的协效作用,能够有效地提升PP的阻燃性能。
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