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膨胀型阻燃剂通常由含有酸源、炭源和气源的化合物组成,因其具有环境友好及阻燃效率高等优点,近年来受到了广泛关注。然而,传统的含炭源化合物(成炭剂)存在耐水性和加工性差的缺陷。本文设计和合成了一种新型超支化富含叔胺结构的三嗪聚合物,它具有良好的成炭效果,挥发性极小、分解温度高、相容性好、不渗出和阻燃性能优良等优点,具有潜在的应用价值。
这种新型超支化三嗪类衍生物(Hyperbranched Trizaine Derivatives,HTD)由三缩水甘油基异氰尿酸酯(Trisglycidylisocyanurate,TGIC)与三聚氰胺在HAAKE流变仪中熔融聚合而获得,并利用元素分析、FTIR、TGA和耐水性能等手段对HDT进行了表征。HTD集炭源和气源于一体,将其与酸源化合物聚磷酸铵配合构成膨胀型阻燃剂,并应用于聚丙烯的阻燃。垂直燃烧实验及氧指数实验表明：当TGIC与三聚氰胺的物质的量比为1:2,可获得最佳阻燃效果、良好的热稳定性能及耐水性能的成炭剂。当添加5.5％的HTD和26.5％的聚磷酸铵可使材料氧指数达到32,垂直燃烧FV-0。在最佳阻燃配方条件下,通过SEM、EDX和FTIR对炭层结构的分析表明,炭层中主要含有碳、氮、氧及磷元素,燃烧前后磷元素质量基本保持不变,炭层中形成了多核芳环结构、连续且致密的炭层。
进一步的研究发现,在三嗪类化合物和聚磷酸铵构成的膨胀型阻燃MDPE/EVA(质量比为1:1)体系中,添加少量的硅酸镁能提高材料的阻燃性能。在添加32％膨胀型阻燃剂的基础上,再加入0.4％的硅酸镁可使阻燃体系的氧指数由33.6提高到36.7,垂直燃烧级别也由FV-2提升到FW-0(1.6mm);但当添加量大于0.7％时,材料的阻燃性能反而下降。通过热释放速率、TGA和SEM的测试分析表明：硅酸镁对阻燃MDPE/EVA材料具有防止熔滴,阻隔热量的传递,催化成炭和稳定炭层的作用,对三嗪类化合物为成炭剂的膨胀型阻燃MDPE/EVA体现出良好的协效阻燃效果。