不同填料对阻燃聚丙烯复合材料燃烧性能的影响

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1、２０１５年第８期（总第１６１期）江西建材应用研究不同填料对阻燃聚丙烯复合材料燃烧性能的影响■聂芹，陈琳，陈玉平，王小广■江西现代职业技术学院材料与能源学院，江西南昌３３００９５摘要：以十溴二苯醚（ＤＢＤＰＯ）、八溴二苯醚（ＯＢＤＰＯ）、三氧化二锑（Ｓｂ２Ｏ３）为２，深圳新三思材料检测有限公司；（５）水平垂直燃烧测定仪：ＣＦＺ－３阻燃剂，滑石粉（Ｔａｌｃ），蒙脱土（Ｍｍｔ），凹凸棒（Ａｔｐ），炭黑（ＣＢ）为填料型，南京江宁区分析仪器厂；（６）扫描电子显微镜（ＳＥＭ）：ＨｉｔａｃｈｉＳ－熔融挤出制备阻燃聚丙烯复合材料。比较了两种溴系

2、阻燃剂对ＰＰ性能４７００，日本日立公司。的影响并研究了滑石粉，蒙脱土，凹凸棒三种不同的层状硅酸盐材料以１．３试样制备及炭黑含量对ＯＢＤＰＯ阻燃聚丙烯垂直燃烧性能，热稳定性的影响。研将各组分按预定配比混合均匀后，在１８０－２００℃温度下使用双螺究表明，ＯＢＤＰＯ复配阻燃剂含量为１０ｗｔ％时ＰＰ／ＯＢＤＰＯ／Ｓｂ２Ｏ３体系能杆挤出机造粒，将粒料在８０℃下烘４ｈ后，采用海天注塑机（ＨＴＦ６０ｗ２达到ＵＬ９４Ｖ－０级，且力学性能较优；Ａｔｐ的阻燃协效率最高，３ｗｔ％的Ａｔｐ就达到６ｗｔ％的Ｍｍｔ和Ｔａｌｃ阻燃协效率；３ｗｔ％的滑石粉和４

3、ｗｔ％的－Ⅱ）在１９０－２１０℃温度下注塑成标准试样。ＣＢ能改善ＯＢＤＰＯ阻燃聚丙烯复合材料的滴落情况，但是随着ＣＢ用量１．４性能测试的增加，复合材料的燃烧加剧，且ＣＢ含量较高时，Ｔａｌｃ的防滴落效果不（１）拉伸试验：按照ＧＢ／Ｔ１０４０－１９９２《塑料拉伸试验方法》在微机明显。控制万能试验机上进行，拉伸速度为５０ｍｍ／ｍｉｎ，测试温度２５℃；（２）冲关键词：聚丙烯ＯＢＤＰＯ阻燃层状硅酸盐炭黑击试验：按照ＧＢ／Ｔ１８４３－１９９６《塑料悬臂梁冲击试验方法》在悬臂梁冲击实验机上进行，测试温度２５℃，简支７．５Ｊ；（３）垂直燃烧：在

4、ＬＦＺ－ＰＰ以优良的综合性能在各个行业得到了广泛的应用，但ＰＰ易燃，３型水平垂直燃烧测定仪上按照ＧＢ／Ｔ２０４８－１９９６标准进行测试和评氧指数仅为ｌ７．５左右，成炭率低，燃烧时产生熔滴，且燃烧时易发烟以估；（４）热重测试：在热重分析仪上测定阻燃聚丙烯的重量变化，温度［１］及产生有毒气体。这些缺点限制了ＰＰ的应用范围，所以改善材料从室温到７００℃，升温速率２０℃／ｍｉｎ，空气氛。的阻燃性非常必要。溴系阻燃剂仍然是应用较广泛的阻燃剂。相对于２结果与讨论传统的无机阻燃剂而言，如氢氧化铝、氢氧化镁，虽然无毒环保，但是添２．１不同阻燃剂

5、含量对ＰＰ／阻燃剂／Ｓｂ２Ｏ３体系燃烧性能的影响［２］加量大，易使材料力学性能恶化。而使用较少量的溴系阻燃剂就可表１为ＰＰ／ＤＢＤＰＯ／Ｓｂ２Ｏ３和ＰＰ／ＯＢＤＰＯ／Ｓｂ２Ｏ３体系的垂直燃烧以达到较好的阻燃效果。但是单纯地将溴系阻燃剂应用于ＰＰ中并不测试结果，从表中可以看出，随着ＤＢＤＰＯ／Ｓｂ２Ｏ３含量的增加，ＰＰ／ＤＢＤ能改善ＰＰ燃烧时发烟以及滴落的缺点，而在ＰＰ／硅酸盐粒子复合材料ＰＯ／Ｓｂ２Ｏ３体系的阻燃性能明显提高，当复配阻燃剂含量为３０ｗｔ％时，（ＰＬＳ）中硅酸盐粒子不但可以提高材料的热稳定性、降低材料的燃烧可以达

6、到ＵＬ９４Ｖ－１级，且熔滴和烟雾现象较严重；而ＰＰ／ＯＢＤＰＯ／［３］性能，而且层状硅酸盐与溴系阻燃剂有协效作用。ＰＬＳ在燃烧过程Ｓｂ２Ｏ３复合体系随着ＯＢＤＰＯ／Ｓｂ２Ｏ３含量的增加，阻燃性能比十溴复配中结构被破坏，在燃烧的材料表面形成了多层的硅酸盐纳米复合结构阻燃体系提高得更加明显，当复配阻燃剂含量为１０ｗｔ％时，能达到炭层，该炭层起到了很好的屏障作用，并且燃烧过程中炭化作用生成的［４，５］ＵＬ９４Ｖ－０级，但燃烧过程中仍存在熔滴和烟雾现象。八溴复配体系致密的炭层结构也提高了ＰＰ的阻燃能力。阻燃性能提高明显可能是由于八溴的熔

7、点较低（为１０７－１２０℃），与为解决这一问题，溴系阻燃剂往往要和无机粒子复配进行使用。［６］ＰＰ树脂的熔点近，在燃烧的过程中八溴先燃烧并分解产生ＨＢｒ，然后例如：李向梅等研究发现在聚丙烯（ＰＰ）／八溴醚（ＴＢＡＢ）阻燃体系中，添加碳纳米管、蒙脱与Ｓｂ２Ｏ３反应产生ＳｂＯＢｒ和ＳｂＢｒ３来捕获由聚合物裂解产生的自由基Ｈ·而阻止聚合物的燃烧，故而起到了阻燃ＰＰ的作用，而十溴的熔点土和膨胀石墨后，ＰＰ／ＴＢＡＢ阻燃体系的燃烧性能均降低，样品的为３００℃，远高于ＰＰ，在燃烧时ＤＢＤＰＯ可能还没来得及分解产生ＨＢｒ成炭率增加，同时添加碳

8、纳米管、蒙脱土和膨胀石墨后样品的初始热分而火焰已经蔓延，故八溴阻燃ＰＰ体系的阻燃性能较十溴阻燃ＰＰ体系解温度有所提高。添加了碳纳米管的阻燃体系热释放速率仅是纯ＰＰ［７］好。树脂的八分之一；陈玉坤等研究了红磷和炭黑对聚丙烯，疏松型纳表１不同阻燃ＰＰ复合体系的垂直燃