基于超支化成炭剂的高效阻燃涂层制备及其在PP上的应用

摘要

聚丙烯（PP）广泛应用于建筑、汽车，电子和电气工业。然而，PP的易燃性和严重的熔滴现象限制了它的应用。因而，PP的阻燃显得格外重要。
　　目前，对PP的阻燃通常是采用添加阻燃剂的方式来实现，阻燃性能随着添加量的增大而提升。而大的添加量不可避免地会造成对基体力学性能的破坏。鉴于此，本文提出了利用阻燃涂层的方式对PP实施阻燃，这样就能够在保证PP优良力学性能的同时达到良好的阻燃效果。
　　已有的阻燃涂层报导多见于保护钢、木材、布料等基材，鲜有将它应用到通用塑料的报导。原因是通用塑料的表面能较低，很难将阻燃涂层牢固地粘附在聚合物基材表面。因此，本文选取表面能最低的PP作为基体，首先通过酸洗提高其表面能，其次，利用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）解决常规成膜剂-聚乙烯醇缩甲乙醛（PVFA）成膜后柔软且易剥离的问题，在提高涂层粘附力的同时获得柔韧性。
　　另外，以三聚氰胺和乙二胺四乙酸为原料合成了三嗪类超支化聚酰胺（HBPA）成炭剂，该成炭剂兼具碳源和气源的双重功效，与酸源聚磷酸铵（APP）复配后作为涂层的膨胀型阻燃剂使用。HBPA含有的大量端羧基在受热过程中可以发生分子内脱水和分子间脱水，从而实现残炭的交联。而APP分解产生的偏磷酸和焦磷酸以及DOPO分解产生的HPO2与交联残炭相互作用形成表面致密的高质量膨胀炭层，覆盖在PP表面隔绝氧气和热量的传输从而达到保护基材的目的。
　　燃烧测试结果表明：平均厚度为126μm的涂层能使PP试样在UL-94测试中通过V0级别，其极限氧指数（LOI）值达到30.5 vol%。锥形量热仪测试结果表明：带涂层的PP试样其热释放速率（347 kW/m2）相比纯PP（1203 kW/m2）降低了71.2%；总热释放量也由126.3 MJ/m2下降到102.9 MJ/m2，表现出良好的阻燃效果。3M胶粘附力测试表明阻燃涂层的粘附力达到5B，在60℃水中浸泡8天后，粘附力下降为4B；经紫外辐照15天后，粘附力下降为4B。但水浸和紫外辐照后，阻燃试样的LOI值和UL-94测试结果仍保持不变。
　　简言之，该阻燃涂层具有与基体良好的粘附性和柔韧性，可以随PP一起变形而不会开裂和脱落；同时也具有良好的抗紫外线性能和耐水性能。这对于膨胀型阻燃涂料在通用塑料上的开发应用具有重要意义。

目录

声明

第一章文献综述

1.1聚丙烯简介

1.2聚丙烯的阻燃

1.3膨胀阻燃涂层阻燃聚丙烯

1.4本论文主旨及研究内容

参考文献

第二章超支化聚酰胺成炭剂HBPA的合成及表征

2.1实验部分

2.2测试与表征

2.3结果与讨论

2.4本章小结

参考文献

第三章新型阻燃涂层的制备及其在PP上的应用

3.1实验部分

3.2结果与讨论

3.3本章小结

参考文献

第四章涂层的其它性能测试

4.1实验部分

4.2结果与讨论

4.3本章小结

参考文献

第五章结 论

第六章创新点与展望

6.1创新点

6.2展望

硕士期间研究成果

期刊论文

国家发明专利

致谢