新型膨胀阻燃聚丙烯复合材料的制备及性能研究

发布时间：2018-01-23 06:00

  本文关键词： 聚丙烯 膨胀阻燃 耐水性 热分解反应动力学 协同阻燃作用　出处：《安徽理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：聚丙烯(PP)质轻、耐腐蚀、易加工等优良特性,是一种在日常生活生产中被广泛应用的聚合物之一。然而由于其易燃的特性限制了PP的应用领域。本论文通过对大量文献的调研,对PP膨胀阻燃技术的研究进展进行综述。为了解决现有膨胀阻燃剂普遍存在的耐水性差等问题,利用硅凝胶包裹聚磷酸铵(Si-MCAPP)与新型大分子成炭剂(CFA)相结合技术,通过熔融共混法与PP制备新型耐水膨胀阻燃PP复合材料。基于热分析技术,采用非等温反应动力学方法计算复合材料的表观活化能,从动力学的角度研究新型膨胀阻燃PP复合材料的热稳定性能和阻燃性能之间的关系。为了进一步提高新型膨胀阻燃PP复合材料的阻燃性能,采用水热合成法制备多孔磷酸镍(VSB-1),研究其与新型膨胀阻燃体系在PP基体中的协效阻燃作用。主要研究工作如下： 1.利用Si-MCAPP与CFA相结合技术制备新型膨胀阻燃PP复合材料。通过热失重分析、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、锥形量热仪测试以及耐水性试验等测试手段研究PP复合材料的阻燃性能、热稳定性能以及耐水性能等。研究结果表明：CFA与Si-MCAPP以适当比例复配后,材料燃烧过程中形成致密膨胀炭层,使材料的阻燃性能显著提高。当CFA/Si-MCAPP=1:3时,复合材料的LOI值能达到40.0%,并通过UL-94V-0级,其热释放速率峰值(pHRR)和总热释放量相比纯PP下降了86.2%和69.3%。同时,材料具有优异的耐水性,在70℃热水中浸泡168h后仍能通过UL94V-0级。 2.采用Kissinger、Flynne-Walle-Ozawa和Coatse-Redfern三种反应动力学方法计算新型膨胀阻燃PP复合材料的表观活化能,从动力学的角度研究膨胀阻燃PP复合材料热稳定性能和阻燃性能之间的关系。研究结果表明：三种非等温动力学模型求得的PP、PP/CFA/APP (CFA/APP=1:2)、PP/CFA/Si-MCAPP (CFA/Si-MCAPP=1:2)和PP/CFA/Si-MCAPP (CFA/Si-MCAPP=1:3)的表观活化能值均依次增大,与热稳定性能和阻燃性能顺序相一致。 3.通过水热合成方法制备了VSB-1,研究其与新型膨胀阻燃体系在PP基体中的协效阻燃作用。研究结果说明VSB-1与膨胀阻燃体系之间具有协同阻燃作用。适量的VSB-1可以显著提高复合材料的阻燃性能、热稳定性能,使膨胀炭层更加致密。此外,对新型膨胀阻燃PP复合材料进行了产烟毒性试验,研究了复合材料在燃烧过程中的烟气毒性,得到了复合材料的烟气全不至死浓度,为制备环境友好型膨胀阻燃PP复合材料提供了实验依据。
[Abstract]:In order to improve the flame - retardant properties of the new intumescent flame retardant PP composite , a novel water - resistant intumescent flame - retardant PP composite was prepared by melt blending and PP . In order to further improve the flame - retardant properties of the novel intumescent flame retardant PP composite , the synergistic flame - retardant effect of the novel intumescent flame retardant PP composite was studied by hydrothermal synthesis . 1 . The flame - retardant properties , thermal stability and water - resistance properties of PP composites were studied by using the combination of Si - MCAPP and CFA . The results showed that the flame - retardant properties , thermal stability and water - resistance properties of PP composites were investigated by heat loss analysis , LOI , UL - 94 , cone calorimeter test and water resistance test . The results showed that the LOI value of the composites increased by 86.2 % and 69.3 % when CFA / Si - MCAPP = 1 鈭，

本文编号：1456891