含锌化合物对PP/复配膨胀型阻燃体系协同效应的研究

摘要

本文主要是以聚丙烯（PP）和有机膨胀型阻燃剂（IFR）为研究对象，通过添加可膨胀石墨(EG)、协效阻燃剂氧化锌（ZnO）及硼酸锌（ZB），熔融共混制备了PP/IFR、PP/IFR/EG、PP/IFR/ZnO、PP/IFR/ZB、PP/IFR/EG/ZnO、PP/IFR/EG/ZB等复合材料。通过对复合材料进行力学性能测试，极限氧指数、垂直燃烧结果测试及热分析，研究了IFR/EG、IFR/ZnO、IFR/ZB、IFR/EG/ZnO、IFR/EG/ZB各协同阻燃体系的最佳添加质量比及在最佳质量比下复配阻燃剂的含量对复合材料的力学性能和燃烧性能的影响，并通过对试样的热性能分析及燃烧后碳层的SEM形貌观察，探讨了各协同阻燃体系的阻燃机理。
　　对协同阻燃体系IFR/EG研究表明，当IFR与EG的添加质量比为1:1时，协同阻燃效果最佳。在该质量比下，复配阻燃剂 IFR/EG含量为40wt％时 LOI值达到31%，试样的热稳定性也有所提高，PP/IFR/EG复合材料的力学性能相对于单独添加IFR时也有所提高。相对于单独添加40wt%的IFR，复配阻燃剂含量为40wt%时试样的拉伸模量、弯曲强度、冲击强度分别提高了31%、49.8%和13%。
　　对IFR/ZnO及IFR/ZB协同阻燃体系研究表明，添加协效剂ZnO与ZB后，复合材料的阻燃性能都得到提高，当IFR与ZnO、IFR与ZB的质量比分别为17.5:2.5和18:2时，协同阻燃效果最佳。在该质量比下，复配阻燃剂IFR/ZnO与IFR/ZB含量为40wt%时复合材料的极限氧指数值分别为35%和33.5%，起始分解温度分别达到了433.4℃和426.4℃，燃烧后残炭量分别为24.5%和22.8%，复合材料在添加协效阻燃剂ZnO与ZB后，力学性能也有所提高，复配阻燃剂IFR/ZnO与IFR/ZB含量都为40wt%时相对于单独添加40wt%IFR的拉伸模量分别提高了37.2%和30.9%，弯曲模量分别提高了24%和38%。
　　对IFR/EG/ZnO及IFR/EG/ZB协同阻燃体系研究表明，当IFR/EG与ZnO、IFR/EG与ZB的质量比分别为18.5:1.5和19:1时，协同阻燃效果最佳。在该质量比下，复配膨胀型阻燃剂IFR/EG分别添加协效剂ZnO与ZB后，复合材料的阻燃性能都得到提高，复配阻燃剂 IFR/EG/ZnO与IFR/EG/ZB含量为40wt%时极限氧指数值分别为39%和37%，复合材料PP/IFR/EG/ZnO、PP/IFR/EG/ZB的力学性能相对于PP/IFR/ZnO、PP/IFR/ZB也都有所提高。
　　对PP/IFR、PP/IFR/EG、PP/IFR/EG/ZnO、PP/IFR/EG/ZB试样燃烧后碳层的SEM形貌观察分析，IFR/EG、IFR/EG/ZnO、IFR/EG/ZB阻燃体系均能提高燃烧后碳层的致密度，其中以IFR/EG/ZnO为最佳。

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第1章 绪 论

1.1 前言

1.2 聚丙烯的的燃烧机理

1.3 阻燃机理

1.4 聚丙烯常用的几种阻燃剂

1.5 新技术在阻燃剂中的应用

1.6 PP阻燃的发展趋势

1.7 本文研究的意义及内容

第2章 IFR/EG协同阻燃PP的性能研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 IFR/协效剂协同阻燃PP的性能研究

3.1 引言

3.2实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 IFR/EG/协效剂协同阻燃PP的性能研究

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表或待发表的论文