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聚丙烯(PP)作为一种重要的热塑性树脂,因其优良的性能和低廉的价格广泛应用于汽车、包装、机械等领域,但是PP是一种易燃材料,它的极限氧指数仅为18%左右,燃烧剧烈且产生浓烟、伴随有严重的熔滴现象,这些都严重的限制了它的应用,因此,对聚丙烯进行无卤化阻燃研究成为了当前科学研究中的一个热点。
碱式碳酸镁是一种重要的无卤新型阻燃剂,具有无毒、不挥发、热稳定性好、价格低廉、不产生二次污染等优点,但由于碱式碳酸镁是一种无机阻燃剂,与高分子聚合物之间的相容性不好。因此本论文通过对碱式碳酸镁、聚磷酸铵(APP)进行改性,然后按照不同的配比与PP共混,以此来提升复合材料的阻燃性能。
首先,选用钛酸酯偶联剂对碱式碳酸镁和APP进行改性,研究了表面改性的最佳条件。分别采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)、水接触角、垂直燃烧、锥形量热等表征方法进行分析,结果表明钛酸酯偶联剂201成功的连接在了碱式碳酸镁和APP的表面,确定了钛酸酯偶联剂201的最佳用量,其中,改性碱式碳酸镁时,钛酸酯用量是其质量分数的百分之三十,改性APP时,钛酸酯用量是其质量分数的百分之十。改性后的材料与PP展现了良好的相容性和分散性,明显的提高了复合材料的阻燃性能与热稳定性能,它的最高的极限氧指数达到了30.5%,UL-94达到了Ⅴ-0级,属于难燃材料。并且还提高了阻燃复合材料的耐高温性,抑制燃烧时释放的热量,延长整个燃烧时间,达到阻燃的目的。但是其力学性能和流变性能均有不同程度的下降。
其次,虽然阻燃达到难燃效果,但是复合材料依旧产生不少的烟雾与有毒气体,为了减少烟气的产生,于是选用正硅酸乙酯对碱式碳酸镁和聚磷酸铵进行微胶囊化包覆,用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂使其在溶剂中分散均匀,碱性条件下形成SiO2凝胶核-壳结构,再用钛酸酯偶联剂201对其进行表面改性,最后与PP按一定的比例进行复配制备了复合材料。测试结果表明SiO2凝胶成功的包覆在了碱式碳酸镁和APP的外面,复合材料的阻燃性能有了一定的提升,还减少了有毒气体和烟雾的产生,对复合材料的抑烟性起到积极的作用,为碱式碳酸镁的进一步开发提供有益的理论探索。
碱式碳酸镁是一种重要的无卤新型阻燃剂,具有无毒、不挥发、热稳定性好、价格低廉、不产生二次污染等优点,但由于碱式碳酸镁是一种无机阻燃剂,与高分子聚合物之间的相容性不好。因此本论文通过对碱式碳酸镁、聚磷酸铵(APP)进行改性,然后按照不同的配比与PP共混,以此来提升复合材料的阻燃性能。
首先,选用钛酸酯偶联剂对碱式碳酸镁和APP进行改性,研究了表面改性的最佳条件。分别采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)、水接触角、垂直燃烧、锥形量热等表征方法进行分析,结果表明钛酸酯偶联剂201成功的连接在了碱式碳酸镁和APP的表面,确定了钛酸酯偶联剂201的最佳用量,其中,改性碱式碳酸镁时,钛酸酯用量是其质量分数的百分之三十,改性APP时,钛酸酯用量是其质量分数的百分之十。改性后的材料与PP展现了良好的相容性和分散性,明显的提高了复合材料的阻燃性能与热稳定性能,它的最高的极限氧指数达到了30.5%,UL-94达到了Ⅴ-0级,属于难燃材料。并且还提高了阻燃复合材料的耐高温性,抑制燃烧时释放的热量,延长整个燃烧时间,达到阻燃的目的。但是其力学性能和流变性能均有不同程度的下降。
其次,虽然阻燃达到难燃效果,但是复合材料依旧产生不少的烟雾与有毒气体,为了减少烟气的产生,于是选用正硅酸乙酯对碱式碳酸镁和聚磷酸铵进行微胶囊化包覆,用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂使其在溶剂中分散均匀,碱性条件下形成SiO2凝胶核-壳结构,再用钛酸酯偶联剂201对其进行表面改性,最后与PP按一定的比例进行复配制备了复合材料。测试结果表明SiO2凝胶成功的包覆在了碱式碳酸镁和APP的外面,复合材料的阻燃性能有了一定的提升,还减少了有毒气体和烟雾的产生,对复合材料的抑烟性起到积极的作用,为碱式碳酸镁的进一步开发提供有益的理论探索。