纳米石墨微片对无卤阻燃聚苯乙烯阻燃性能的影响

摘要

本文以纳米石墨微片(Graphite Nanoplatelets,GNP)作为协效剂,与膨胀阻燃剂(聚磷酸钱和季戊四醇)复配,考察了GNP在无卤阻燃聚苯乙烯中的协同作用与阻燃机理。采用粉末复合法制备聚苯乙烯阻燃复合材料,固定膨胀阻燃剂用量为25wt.%,探究了不同GNP用量(Owt.%、0.5wt.%、1.Owt.%、2.0wt.%)对复合材料阻燃性能的影响,以及GNP对阻燃复合材料的协同效果。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧表征了复合材料的阻燃性能,采用扫描电镜研究了GNP对炭层形貌的影响,锥形量热仪研究了GNP对复合材料热释放速率的影响。PS/IFR阻燃复合材料中阻燃剂用量超过25wt.%时,复合材料的阻燃性能显著提高,阻燃剂用量达到30wt.%时,极限氧指数达到37.3,垂直燃烧达到V-0级。GNP的引入可显著降低膨胀阻燃剂的用量。GNP/IFR/PS阻燃复合材料中膨胀阻燃剂用量为24.5wt.%、GNP添加量为0.5wt%时,极限氧指数可达到36,垂直燃烧达到V-0级。探究了阻燃剂中引入GNP对于复合材料的协效阻燃机理,结果显示GNP引入后可促使燃烧后炭层致密,且热释放速率降低,从而表现出较好的协同阻燃效果。