无卤阻燃聚丙烯的制备与性能研究

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采用磷酸三苯酯(TPP)、碱式硫酸镁晶须(WS-1)、可膨胀石墨(EG)、三聚氰胺磷酸盐(MP)、季戊四醇(PER)等作为阻燃剂,通过复配技术制备了阻燃性能良好的无卤阻燃聚丙烯(PP)体系;研究了组分质量比及用量等对PP性能的影响;并通过扫描电镜(SEM)、热失重分析(TGA)和锥形量热仪(CONE)等方法对阻燃PP进行了表征,主要研究内容和成果包括: 第一、研究了TPP和WS-1的质量比和用量对PP的阻燃性能和力学性能的影响。结果发现,TPP和WS-1对PP产生了协同阻燃效应,当TPP与WS-1的质量比为2∶3,总用量为13.0wt%时,阻燃PP的极限氧指数(LOI)为26.0%,且具有较好力学性能,拉伸强度为30.4MPa、弯曲强度为54.8MPa、冲击强度为5.6kJ/m<2>。 第二、研究了EG和WS-1用量对PP阻燃性能和力学性能的影响。结果发现,EG和WS-1复配对PP产生了良好的协同阻燃作用,当EG与WS-1的用量分别为7.5wt%和27.5wt%时,PP的LOI从35.0wt%WS-1阻燃PP的26.0%提高到31.0%,且体系的力学性能较好。TGA结果表明,EG和WS-1复配使用可起到促进成炭的作用。 第三、采用MP和PER作阻燃剂制备了阻燃PP,研究了4A分子筛对MP/PER阻燃PP性能的影响。结果发现,少量的4A分子筛可以明显提高MP/PER阻燃PP的阻燃性能。当MP与PER用量分别为9.0wt%和6.0wt%时,PP的LOI为30.0%,在此基础上加入2.0wt%的4A分子筛,PP的LOI进一步提高到34.0%,其pHRR、mHRR、THR、TSR和mMLR分别为413.2 kW/m<2>、264.0 kW/m<2>、257.4MJ/m<2>、2260.0 m<2>/m<2>和0.037 g/s,比纯PP分别下降了68.2%、57.7%、13.8%、22.1%和58.9%。TGA结果表明,4A分子筛加入到MP/PER阻燃PP中,改善了体系的热稳定性能,并起到了促进成炭的作用。
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