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无卤膨胀型阻燃剂(IFR)是一种以磷、氮系为主要成分的阻燃剂。目前,关于典型的IFR:聚磷酸铵(APP)-季戊四醇(PER)-三聚氰胺(MA)混合体系中酸源、碳源和气源之间的最佳配比研究得比较深入;对于新的混合型IFR开发的研究不多,对无机阻燃协同剂与IFR之间成炭协效和协同阻燃效果也是鲜有报道。本文以IFR/聚丙烯(PP)为研究对象,分别研究了不同的无机阻燃协同剂与多组分混合型IFR或单组分IFR之间的协同阻燃效应,也对IFR/PP复合阻燃材料的相容性和力学性能改善做了一些研究。本文作了如下工作:1.有机含磷化合物6氢-二苯并-[1,2]-氧磷杂-6-(2-甲基丙烯酸甲酯)-6-氧化物(DOPPMO)作为混合型IFR体系中的组分,它与PP相容性较好,具有较好阻燃效果;但它的热稳定性不理想,混合型IFR体系热膨胀性不突出。膨胀率、炭残余率测试和热稳定性研究均说明:DOPPMO∶PER∶MA=12∶5∶3时,混合阻燃体系具有较好的阻燃性能。SEM和TEM形态结构表征研究表明:在IFR/PP/MMT纳米复合材料中,DOPPMO具有很好的增容效果。2.单组分膨胀型阻燃剂3,9-二羟基-3,9-二氧-2,4,8,10.四氧杂-3,9-二磷杂螺环[5,5]十一烷-3,9-二-三聚氰胺(TODPDM),它具有好的热稳定性、热膨胀性,应用于PP阻燃,具有很好的阻燃效果,但该物质极性强,与PP相容性差,会恶化材料的力学性能。为了提高材料的阻燃性能和增强材料的力学性能,以聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)作为相容剂,并用改性的有机蒙脱土(OMT)和有机磷酸锆钠(OZP)在聚丙烯中通过熔融挤出法制备了IFR/PP/MMT纳米复合材料和IFR/PP/ZP杂化复合材料,通过XRD、SEM和TEM对其结构进行了表征。LOI、TGA、UL-94V和力学测试结果表明,两种类型的复合材料的热稳定性、阻燃性和力学性能均有改善,尤其是成炭协同效果更是明显。3.通过离子交换法制备了有机蒙脱土和表面修饰的磷酸锆钠。采用自选的有机改性剂,对蒙脱土(MMT)进行有机改性,取得了好的效果。IR、XRD和TGA分析表明长链烷基季铵盐插入MMT的层间,其层间距离由原来的1.29nm分别增加为2.08nm,2.53nm,1.82nm。合适制备条件为:有机阳离子与蒙脱土中离子交换量(CEC)的摩尔比为1.5∶1,反应时间为6小时,反应温度为70℃。表面亲水性实验和预凝胶测试说明:OMT3亲油性最强,与PP有相似的极性,初步确认它和PP相容性最好。4.通过热分析(TA)、极限氧指数(LOI)、UL-94垂直燃烧测试和分析,确认MMT和IFR同时添加到PP中形成纳米复合材料后,两者表现出很好的阻燃协同效应。复合材料PP4和PP6均表现出了较好的热稳定性、阻燃性能,其中PP4达到垂直燃烧UL 94 V-2级,并且均能够有效的防止了熔滴现象。