摘要：采用配比合適的酸源、碳源、氣源復(fù)配的阻燃劑制的高阻燃性的無鹵阻燃PP,通過灼熱絲GWIT=850℃,并且改性后的產(chǎn)品水溶性有很大的提高。
關(guān)鍵字：灼熱絲，阻燃性，酸源，碳源，氣源，熱穩(wěn)定性，季戊四醇
聚丙烯（PP）是一種無毒，價(jià)格低廉，用途廣泛，機(jī)械性能優(yōu)異的高分子聚合物，但是聚丙烯為易燃聚合物，無法滿足在家電，電器中要求高阻燃、高灼熱絲的要求，利用復(fù)配技術(shù)得到膨脹型阻燃劑，可以滿足阻燃和灼熱絲的要求。
膨脹型阻燃劑一般是以P、C、N元素為核心部分的復(fù)合阻燃劑，通常由碳源（成炭劑），酸源（脫水劑），氣源（膨脹劑）三部分組成。燃燒時(shí)各組分間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成多孔膨脹執(zhí)迷的碳層，該碳層起到了隔熱、隔氧、抑制煙霧、防止熔滴的作用，從而達(dá)到阻燃目的，膨脹型阻燃劑很早被廣泛的用于防火涂料，將該阻燃劑用于塑料中是近20年的事情，由于國內(nèi)合成技術(shù)的發(fā)展，克服了阻燃劑耐溫低，分子量低，加工性差的缺點(diǎn)，使低煙無鹵阻燃PP成為可能，并且成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。
1.實(shí)驗(yàn)部分
1.1原材料
PP:MFR=1.5-3.5g/10min均聚PPT300上海金山石化
PP:MF=7-9g/10min共聚PPSP179齊魯石化
季戊四醇PER濟(jì)南泰星化工
IFR:自制阻燃劑
抗氧劑1010雅寶
抗氧劑168雅寶
潤滑劑硬脂酸鋅
雙螺桿擠出機(jī)：SHJ-35南京科亞橡塑設(shè)備
電子拉力試驗(yàn)機(jī)：臺(tái)灣銀馳儀器
注塑機(jī):精力機(jī)械80T
簡(jiǎn)支梁沖擊機(jī):承德試驗(yàn)機(jī)
熔體流動(dòng)速率儀：上海彭浦制冷器有限公司
灼熱絲指數(shù)儀：珠海安規(guī)測(cè)試設(shè)備AG5113A
密度儀:MATSUHAKUGP-300E
1.2材料制備
將T300,SP179,PERIFR等按照比例（配方比例見表一）均勻混合后在雙螺桿擠出機(jī)按照170，180，180，180，185，185，185，190轉(zhuǎn)速320RPM擠出，上述材料在注塑機(jī)中按照一區(qū)160，二區(qū)170，三區(qū)180，噴嘴180下注塑成型，按照ISO標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行力學(xué)，熱學(xué)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)見表二
表一:
表二：
2.結(jié)果討論與用途
2.1原理：膨脹型阻燃劑在受熱時(shí)，成炭劑在脫水劑的作用下脫水成碳，碳化物在膨脹劑分解的氣體的作用下形成蓬松發(fā)孔封閉結(jié)構(gòu)的碳層。該碳層為無定形碳結(jié)構(gòu)，其實(shí)質(zhì)是碳的微晶，一旦形成其本身不燃，并可以阻止聚合物與熱源間的熱傳導(dǎo)，降低聚合物的熱解溫度。另外，多孔碳層可以阻止氣體的擴(kuò)散，即阻止熱解產(chǎn)生的氣體擴(kuò)散，同時(shí)阻止外部氧氣擴(kuò)散到未裂解聚合物表面，當(dāng)燃燒得不到充分的氧氣和熱能時(shí)，燃燒的聚合物便會(huì)自熄。碳層形成的過程如下：
1.較低的溫度下酸源釋放出無機(jī)酸
2.在較高于釋放酸的溫度下發(fā)生酯化反應(yīng)，體系中的胺可以作為酯化反應(yīng)的催化劑
3.體系在酯化反應(yīng)過程中融化
4.反應(yīng)產(chǎn)生水蒸氣和由氣源產(chǎn)生的不燃性氣體使PP材料發(fā)泡和溫度降低，與此同時(shí)由于磷酸的存在使高聚物脫水炭化，形成無機(jī)物和炭殘留物，且體系進(jìn)一步膨脹發(fā)泡
5.體系進(jìn)一步固化，溫度降低，隔絕空氣，反應(yīng)完成，形成多孔炭層。
2.2結(jié)果：復(fù)配的IFR為含有酸源和氣源的復(fù)合阻燃劑，PER:IFR=2:3使體系中酸源、碳源、氣源達(dá)到最佳比例，形成最佳的阻燃效果。灼熱絲檢測(cè)時(shí)，由于測(cè)試的溫度固定于一個(gè)數(shù)值，在阻燃體系中能夠降低測(cè)試樣品受熱時(shí)的表面溫度，并且灼熱絲探頭擊穿樣品的同時(shí)，形成致密的碳層阻止熱量的繼續(xù)傳播，是通過GWIT測(cè)試的關(guān)鍵。
2.3應(yīng)用及用途：同溴系阻燃體系相比，此體系具有綠色環(huán)保，燃燒時(shí)無有毒氣體，低煙，低密度的優(yōu)點(diǎn)，在小家電外殼等產(chǎn)品中可完全替代溴系阻燃產(chǎn)品。
2.4討論：配方中SP179的加入改善了阻燃體系中阻燃劑對(duì)材料韌性的影響，在伸長率和簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度上有所提高，復(fù)配的阻燃劑比市售阻燃劑有更好的可加工性和優(yōu)異的耐溫性能，在受熱時(shí)能夠顯著降低材料的表面溫度，形成致密的碳層。由于無鹵膨脹型阻燃劑阻燃機(jī)理上的原因，此配方體系不適合含有礦物填料的配方，并且由于合成分子量較低，加工溫度比溴系阻燃劑偏低。