聚氨酯/磷酸酯在阻燃聚丙烯中的应用

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当前阻燃材料中,卤系阻燃剂由于不符合环境保护的要求,正逐渐被取代。磷系阻燃剂中,膨胀型阻燃剂(IFR)阻燃效果最好。无机阻燃剂无毒、低烟,但添加量较大。在阻燃聚丙烯的制备中,无论IFR还是无机阻燃剂,都存在和聚丙烯的相容性问题。本文选用膨胀型阻燃剂和水镁石(MH)作为阻燃剂,研究了热塑型聚氨酯(TPU)及酸式磷酸酯应用于阻燃PP复合材料中的增容及偶联作用。主要做了以下工作: 1.TPU为高分子材料,它本身具有软硬分段的特殊结构,具有较好的韧性等,并且燃烧时可以起到IFR中炭化剂的作用。它的软段具有长碳链结构,可以和PP具有一定的相容性,它的极性基团,可与IFR发生化学反应,或存在分子间作用。因此可采用TPU作为PP/IFR体系的增容剂。研究表明,PP/IFR/TPU=70/30/3(质量比)时,拉伸性能比PP/IFR提高了9.8%,阻燃性能也有所提高,自熄时间由PP/IFR的45s缩短到25s。PP/IFR/TPU=70/30/4时,抗冲击性能比PP/IFR提高了49.8%。SEM说明采用TPU增容使PP与IFR的界面作用增强,相容性明显改善。流变性能测试表明,随着TPU含量的增加,共混物的粘度先下降而后又有所增大,这说明TPU改变了IFR与PP间的作用力。实验证明TPU是膨胀性阻燃聚丙烯的一种有效增容剂。 2.由于TPU是极性聚合物,使用较大量时,出现和PP相容性的问题,使二者的长处不能在共混物中充分发挥。我们单独探讨了EPP在PP/TPU体系中的增容作用。SEM结果表明,EPP的加入,使TPU在PP基材中的分布变得均匀,而且断裂界面变粗糙,相容性大大提高。POM说明EPP的加入,激活了TPU表面的异核结晶作用,使PP在TPU表面的结晶变得小而均匀。流变行为和DSC证明了EPP与TPU之间可能有反应发生,增强了TPU与PP基材的界面粘结作用。实验证明EPP改善了TPU和PP之间的界面结合力,确实起到了增容的作用,是TPU和PP的增容剂。 3.MH为无机阻燃剂,使用量达到50%以上,才能达到所需的阻燃效果。大量添加剂破坏了材料的力学性能。酸式磷酸酯分子中含有可与极性阻燃剂反应的P-OH基团,又含有与PP相容性较好的烷基,在阻燃剂与PP中间可起到较好的偶联作用,同时由于含有磷元素,本身也具有阻燃作用。当酸式磷酸辛酯的用量为3%时,材料的拉伸强度比未采用偶联剂时提高了17.8%,同时冲击强度比纯PP的冲击强度更高;POM直观的说明了,
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