含淀粉膨胀阻燃剂对聚丙烯的性能影响研究.pdf

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1、景慧，等：含淀粉膨胀阻燃剂对聚丙烯的性能影响研究23含淀粉膨胀阻燃剂对聚丙烯的性能影响研究景慧胡珊曹晶(中国地质大学材料科学与化学工程学院，武汉430074)摘要采用淀粉与磷酸三聚氰胺复配成膨胀型阻燃剂，制备了膨胀阻燃聚丙烯(PP)，利用热重分析法(TG)与差示扫描量热法(DSC)比较了纯PP和阻燃PP的热稳定性及成炭性，研究了阻燃剂对PP阻燃性能和力学性能的影响。结果表明，当阻燃剂用量为35份时，阻燃PP的拉伸强度为17．1MPa，断裂伸长率为23．5％，弯曲弹性模量为1．62GPa，弯曲强度为36．36MPa，氧指数达到26％。关键词淀粉膨胀阻燃剂聚丙烯膨胀型阻燃剂以其无卤

2、、低烟、低毒深受研究人氧指数(LOI)测定仪：HC一2型，南京江宁县分员的重视，是当前阻燃剂的发展方向之一llj。膨胀析仪器厂；型阻燃剂受热分解后形成泡沫层，不仅具有隔绝空综合热分析仪：STA449C型，德国耐驰公司；气的作用，而且能够有效降低可燃气体的形成速率，电子万能试验机：TCM410410KN型，美斯特工从而达到阻燃的目的。膨胀型阻燃剂通常由酸源、业系统(中国)有限公司；气源和炭源三部分组成，酸源如磷酸、磷酸酯等，气扫描电子显微镜(SEM)：JSM一5610LV型，Et源如尿素、蜜胺等j，炭源为多羟基类化合物如季本电子公司。戊四醇、纤维素等。淀粉是一种来源丰富且价格低1

3、．3试样制备廉的多羟基化合物j，因此可以作为膨胀型阻燃剂将磷酸三聚氰胺与淀粉按质量比2：1配制膨胀的炭源。G．Camino等利用淀粉、季戊四醇、聚型阻燃剂，然后将一定量的膨胀型阻燃剂与PP在磷铵、三聚氰胺为原料制备膨胀阻燃剂用于聚丙烯高速混合机中混合，经双螺杆挤出机熔融挤出、造(PP)阻燃，对PP阻燃体系的成炭、膨胀和阻燃作用粒，在注塑机中注塑成标准试样。和机理进行了研究。为了提高淀粉基阻燃剂的稳定1．4性能测试性和阻燃效果，董延茂等以淀粉、多聚磷酸、三聚热失重(TG)、差示扫描量热(DSC)测试：氧气氰胺等为原料合成了淀粉磷酸酯蜜胺盐，并对其结气氛，升温速率为20~C／rai

4、n，测试温度范围为30～构、热稳定性及其在PP中的阻燃效果进行了研究，700oC；取得了较好的效果。利用SEM对阻燃PP的成炭表面进行观察并拍笔者利用淀粉作为自制膨胀型阻燃剂的炭源，照；复配成无卤膨胀型阻燃剂，将该阻燃剂用于PP中，拉伸性能按GB／T1040～1992测试；研究了含淀粉膨胀阻燃剂对PP力学性能和阻燃性弯曲性能按GB／T1042—1979测试；能的影响。LOI按GB／T2406～1993测试。1实验部分2结果与讨论1．1主要原材料2．1阻燃PP的TG和DSC分析PP：R1610，韩国LG化学有限公司；图1为纯PP与阻燃PP的DSC曲线。由图1磷酸三聚氰胺：自制；可

5、知，纯PP的DSC曲线中出现一个吸热峰和一个淀粉：天津市东丽区天大化学试剂厂。放热峰。吸热峰位于160～200~C之间，峰值温度为1．2主要设备、仪器180．7℃，这是PP的熔融峰；放热峰位于280～高速混合机：SHR一10A型，张家港市轻工机械450~C之问，峰值温度为391．8~C，对应于PP的分厂；解。与纯PP的DSC曲线相比，阻燃PP的DSC曲双螺杆挤出机：SHJ一20型，南京杰恩特化工机线中出现一个吸热峰和两个放热峰。吸热峰位于械公司；注塑机：JPH一50型，大禹机械公司；收稿日期：2010—01-07工程塑料应用2010年，第38卷，第2期150～2O0℃之间，峰值

6、温度为167．9~C，这是阻燃PP伸强度为17．1MPa，断裂伸长率为23．5％，弯曲弹的熔融峰，表明阻燃剂的加入使PP熔融温度降低。性模量为1．62GPa，弯曲强度为36．36MPa。放热峰对应于阻燃剂及PP的分解。表1阻燃剂用量对PP性能的影响项目阻燃剂用量／份0l520253035拉伸强度／MPa29．617．917．7l7．417．3l7．1断裂伸长率／％859．128．628．326．425．523．5弯曲强度／MPa29．0130．3832．6333．4435．6236．36弯曲弹性模量／GPa1．061．2l1．291．4l1．56l62LOL／％16．71921

7、232426UJUU200jUU40051)060071)1)2．3SEM分析温度／℃图3为放大500和1000倍下阻燃PP成炭表面a一纯PP；b-阻燃PP的SEM照片。由图3可以看出，阻燃PP的膨胀度图1纯PP与阻燃PP的DSC曲线较好，残炭为结构较疏松的膨胀炭层。这种膨胀炭图2为纯PP和阻燃PP材料的TG曲线。由图层能有效地减少PP与氧气的接触面积，阻挡住可2可以看出，纯PP的整个热失重过程主要集中在燃性小分子及热量的传递，因此能够起到比较好的280～45Occ之间，到450℃时纯PP完