新型氮磷硅阻燃剂的合成及其在聚丙烯中的应用

摘要

采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、1,3,5-三缩水甘油异氰脲酸酯(TGIC)和γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷(KH792),合成了一种新型含氮、磷、硅的阻燃剂(TDK),然后将TDK与聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺焦磷酸盐(MPP)共混制备膨胀阻燃聚丙烯,并与传统膨胀阻燃配方聚丙烯(PP)/APP/双季戊四醇(Di-PE)/MPP复合材料进行性能比较。TDK的结构和成分通过傅里叶变换红外光谱、31P-固态核磁共振和元素分析进行验证。结果表明,在膨胀型阻燃剂(IFR)的添加量为30份时,纯PP在329.0℃开始降解,而PP/APP/MPP/TDK复合材料的成炭反应先于PP基体发生,复合材料的分解温度为273.8℃,且PP/APP/MPP/TDK复合材料的残炭率较纯PP提高了13.8%。此外,PP/APP/MPP/TDK的极限氧指数提高到了30.5%,垂直燃烧可以达到UL 94 V-0级别,热释放率降低了86%,产烟率降低了78.8%,且具有比PP/APP/MPP/Di-PE更好的力学性能。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、能量色散光谱法进一步分析了阻燃性能和阻燃机理,发现磷、氮、硅的协同作用主要在凝聚相中发挥优异的阻燃作用。