新型氮磷无卤阻燃剂的合成与应用研究

摘要

近年来，随着人们对环境保护的重视以及阻燃法律法规的日益健全，阻燃剂的无卤化，环境友好化需求日趋上升。膨胀型阻燃体系以氮磷等有机物为主要阻燃组分，集酸源、炭源和气源于一体，具有环保、高效、低烟、低毒等优点，已成为无卤阻燃的主要发展方向。本文采用以磷酸为酸源，三聚氰胺(MA)和哌嗪(PI)为碳源，制备出一种新型氮磷无卤阻燃剂。将该阻燃剂分别与聚丙烯(PP)及热塑性弹性体(SEBS/PP)共混形成膨胀阻燃复配体系，并对其阻燃机理和综合性能进行研究。主要研究内容如下:
　　以三聚氰胺、哌嗪和磷酸为原料，合成了一种新型焦磷酸盐类阻燃剂(MPIPP)。通过对原料配比、反应时间、反应温度等条件的选择，达到最佳协调阻燃性能。通过红外光谱(IR)、元素分析(EA)、核磁共振分析(13C-NMR)及热重分析(TG)对MPIPP的分子结构及热稳定性能等进行表征。结果表明:MPIPP具有良好的热稳定性，熔点温度为280℃。随着MPIPP的加入，可以大幅度提高聚丙烯的热稳定性和阻燃性能，同时表现出优异的膨胀成炭能力。同时，MPIPP与聚丙烯材料具有良好的相容性，使得阻燃聚丙烯材料的力学性能受到阻燃剂的影响较小。
　　以石蜡油改性SEBS与PP的共混物为基体，以MPIPP为阻燃剂，采用双螺杆挤出方式制备了阻燃SEBS/PP复合材料。分别探讨了Oil、PP和MPIPP添加量对SEBS/PP复合材料阻燃性能、力学性能和流变性能的影响，并对国产阻燃剂NP430C以及进口阻燃剂ADK-FP-2200在复合材料中应用的综合性能进行对比。结果表明:相同添加量时，MPIPP与ADK-FP-2200阻燃效果优于国产阻燃剂NP430C。MPIPP添加量在30％时，复合材料氧指数为30.3％，阻燃达到UL94Ⅴ-0(3mm)级别;MPIPP和NP430C的加入均会较大影响SEBS/PP复合材料的力学性能，而ADK-FP-2200对复合材料的影响较小。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 聚合物的热降解和燃烧过程

1．3 聚合物的阻燃方式和机理

1．3．1 气相阻燃机理

1．3．2 凝聚相阻燃机理

1．3．3 中断热交换阻燃机理

1．4 无卤阻燃剂的种类

1．4．1 磷系阻燃剂

1．4．2 氮系阻燃剂

1．4．3 硼系阻燃剂

1．4．4 硅系阻燃剂

1．4．5 金属氢氧化物

1．4．6 膨胀型阻燃剂

1．5 无卤阻燃聚丙烯的现状及进展

1．6 无卤阻燃SEBS／PP共混体系的现状及进展

1．7 本论文研究的目的、意义和主要内容

1．7．1 研究的目的及意义

1．7．2 研究的主要内容

第二章 新型氮磷无卤阻燃剂MPIPP的合成与表征

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 原料和仪器设备

2．2．2 阻燃剂的合成

2．2．3 MPIPP的表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 合成反应工艺

2．3．2 产物结构分析

2．3．3 产物热稳定性分析

2．4 本章小结

第三章 MPIPP阻燃PP的性能研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 原料和仪器设备

3．2．2 测试标准

3．2．3 阻燃PP材料的制备

3．2．4 PP／MPIPP的表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 MPIPP添加量对PP阻燃性能的影响

3．3．2 MPIPP添加量对PP力学性能的影响

3．3．3 MPIPP添加量对PP残炭形貌的影响

3．4 本章小结

第四章 MPIPP阻燃SEBS／PP复合材料的性能研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 原料和仪器设备

4．2．2 测试标准

4．2．3 阻燃SEBS／PP复合材料的制备

4．2．4 SEBS／PP复合材料的表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 Oil添加量对SEBS／PP复合材料性能的影响

4．3．2 PP添加量对SEBS／PP复合材料性能的影响

4．3．3 MPIPP添加量对SEBS／PP复合材料性能的影响

4．4 本章小结

第五章 不同膨胀阻燃剂复配阻燃SEBS／PP复合材料比较

5．1 前言

5．2 实验部分

5．2．1 原料和仪器设备

5．2．2 测试标准

5．2．3 阻燃SEBS／PP复合材料的制备

5．2．4 阻燃SEBS／PP复合材料的表征

5．3 结果与讨论

5．3．1 MPIPP、NP430C、ADK-FP-2200热稳定性分析

5．3．2 M-SEBS／PP、N-SEBS／PP、A-SEBS／PP复合材料阻燃性能分析

5．3．3 M-SEBS／PP、N-SEBS／PP、A-SEBS／PP复合材料力学性能分析

5．3．4 M-SEBS／PP、N-SEBS／PP、A-SEBS／PP复合材料残炭形貌分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

声明

致谢