含硅磷腈在无卤阻燃聚丙烯中的应用研究

摘要

本文选取了聚磷酸铵、氢氧化镁、海泡石、聚磷酸铵/季戊四醇等常用的无卤阻燃体系与接技含硅官能团的环状磷腈类衍生物N3P3 [NH(CH2)3Si(OCH2CH3)3]6 (APESP)进行复配,应用到聚丙烯的无卤阻燃改性中.采用极限氧指数、UL 94垂直燃烧、锥形量热仪以及电子拉力试验机等测试手段分别评价了阻燃聚丙烯的燃烧行为、力学行为,并结合热分析、能谱分析等对APESP在聚磷酸铵/聚丙烯体系中的阻燃增效机理进行了探讨分析.结果表明,该合成产物与聚磷酸铵复配后的协同阻燃效果显著.添加质量含量8％的APESP、22％APP时阻燃性能最好,氧指数从仅添加APP时的21.7％上升到了26.5％,UL-94垂直燃烧级别从无阻燃级别达到了Ⅴ-2,热释放速率和总的热释放量显著下降,残炭率得到显著提升.同时断裂伸长率大幅度提高,而拉伸强度基本没有受到不利影响.通过热分解过程和燃烧行为的研究,探索了APESP的热分解行为以及与聚磷酸铵的协同增效作用机理.热重分析和炭层的X射线光电子能谱分析表明,APESP热分解后生成的磷氧化合物和硅氧化合物炭层能够覆盖在基材的表面,促进成炭并改善炭层质量,提高炭层的稳定性.