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粉煤灰(FA)是一种燃煤的废弃物,其排放量随着能源消耗的逐年增长而增加。我国目前有一部分FA用于建筑,农业和工业等的生产,绝大多数FA还处于露天堆置的状态。这不仅占据了大量的土地,也对湖泊以及环境造成了极大的污染。因此亟需合理开发利用FA。分子筛以其优异的吸附性普遍应用于工业界。以FA为原料合成分子筛不仅是FA高附加值利用的一条主要途径,也达到了废物再利用和环保的目的,具有明显的环保、经济和社会效益。聚丙烯(PP)是广泛使用的通用塑料,但由于分子结构造成的易燃性又使其在许多领域的应用受到限制。膨胀型阻燃剂(IFR)在PP中表现出一定阻燃效果,研究发现某种特殊结构硅酸盐可以协效提升阻燃性。本研究前期以FA为协效剂,后期以FA合成的4A/4A-Zn分子筛为协效剂通过与IFR复配,研究它们对PP阻燃以及力学性能的影响。主要工作介绍如下:首先以FA作为协效剂添加到PP/IFR体系中,氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)以及锥形量热测试(Cone)的结果都证明FA与IFR对PP阻燃的协效作用。热稳定性(TGA)分析和电镜(SEM)观察发现FA可促进成炭。但是FA的加入使PP复合材料的拉伸强度,断裂伸长率以及冲击强度都呈现不同水平的降低。其次以FA为原料,通过碱熔融-水热处理法合成了 4A分子筛,通过红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)和SEM表征产物结构。以2.5%的4A取代等量IFR,使PP/IFR体系的LOI值达到33.9%,UL-94达到V-0 等级,PHRR 由 436 KW/m2 降低到 188 KW//m2,THR 由 123 MJ/m2降低到55 MJ/m2。而且2.5%的4A没有使复合材料的力学性能发生明显的变化。最后以FA为原料,在4A分子筛制备过程中引入Zn得到4A-Zn。通过FTIR、XRD、SEM、XPS和EDS分析表明Zn取代了 4A中Al原子的位置。将4A-Zn添加到PP/IFR体系中,发现2%的4A-Zn使PP/IFR体系的 LOI 达到 37.2%,UL-94 达到 V-0 等级,PHRR 降低到 136 KW/m2,THR降低到40 MJ/m2。TGA和SEM分析表明向4A中引入Zn可形成路易斯(Lewis)酸性位点,通过催化成炭的方式提高了复合材料的阻燃性能。除此,添加少量4A-Zn于PP/IFR体系中,复合材料的力学性能恶化现象略微缓解。