耐析出抗紫外老化阻燃聚丙烯及聚丙烯/滑石粉复合材料的制备与性能

论文摘要

聚丙烯（PP）是一种综合性能优异的通用塑料,广泛应用于生产和生活的各个方面,但由于它易燃烧的特点,大大限制了其应用范围。因此,对PP进行阻燃研究具有重要的意义。目前,含卤阻燃PP体系主要采用多溴联苯醚或者十溴二苯乙烷等含溴化合物与三氧化二锑复配体系为阻燃剂,此类阻燃剂虽具有良好的阻燃性能,但容易析出,添加量较大,需要添加协效阻燃剂,耐老化性能不佳等。随着目前环保理念的深入人心,低卤、防析出、耐老化性能的高效阻燃聚丙烯日益引起人们的重视。本文采用新型环保磷-氮-溴复合阻燃剂FR6000为阻燃剂阻燃聚丙烯及聚丙烯/滑石粉复合材料,制备了综合性能良好的阻燃PP体系;并将其与传统阻燃剂十溴二苯乙烷（TDE）、八溴醚（TBAB）和三（2,3-二溴丙基）异三聚氰酸酯（TBC）阻燃PP体系的力学性能、阻燃性能、抗紫外老化性能和耐析出进行对比。主要研究内容和成果包括:第一、对比研究了阻燃剂FR6000、TDE、TBAB和TBC阻燃PP的力学性能和阻燃性能。结果表明,各阻燃体系的力学性能相当,阻燃性能方面只有PP/TDE体系不能达到V2阻燃效果,两次燃烧时间之和超过30s。此外,PP/FR6000体系的溴含量远远低于其它阻燃体系,仅为4100ppm;第二、研究了不同FR6000用量对PP力学性能和阻燃性能的影响。研究发现,当FR6000用量为2.0wt%时,PP/FR6000的力学性能和阻燃性能最佳。其中,氧指数为29.0%,两次燃烧时间之和12s;第三、研究了各阻燃体系的热稳定性能、抗紫外老化性能和耐析出性能。TGA分析结果表明:FR6000阻燃体系TGA测试的To、Tt和TP比其他阻燃体系高,质量残余率较大,耐热性较好;QUV测试结果表明,PP/FR6000紫外老化测试前后的色差变化远远小于其他阻燃体系,△E仅有15.9;其在QUV 48h后断裂伸长率、冲击强度和熔融指数等性能上均优于其它体系,变化幅度分别为7.3%、4.2%和8.7%;恒温恒湿测试及FTIR结果显示:耐析出性能顺序TBAB<TBC<TDE<FR6000;FR6000阻燃PP在168h恒温恒湿测试过程,红外光谱图没有明显变化,耐热性和耐析出性较好;第四、研究了阻燃剂FR6000、TDE、TBAB和TBC阻燃聚丙烯/滑石粉（PP/Talc）复合材料的力学性能、阻燃性能、耐析出性能和抗紫外老化性能。结果表明,各阻燃PP/Talc复合材料的力学性能接近,并都能达到离火即熄的难燃级别;但Talc的加入恶化了阻燃PP的耐析出性能,不同阻燃剂的耐析出顺序为TBAB<TBC<TDE<FR6000;然而,添加Talc有利于改善阻燃PP的抗紫外老化性能,不同阻燃剂的抗紫外老化性能顺序为TBAB<TBC<TDE<FR6000。其中,FR6000阻燃PP/Talc复合材料48h紫外老化测试前后的色差变化小于其他阻燃体系,△E仅有11.2,其在QUV 48h后断裂伸长率、冲击强度和熔融指数等力学性能上均优于其它体系,变化幅度分别为13.4%、13.6%和10.6%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚丙烯阻燃机理介绍
• 1.1.1 气相阻燃机理
• 1.1.2 固相阻燃机理
• 1.1.3 中断热交换阻燃机理
• 1.2 聚丙烯阻燃技术介绍
• 1.2.1 卤素阻燃剂阻燃聚丙烯
• 1.2.2 无机氢氧化物阻燃聚丙烯
• 1.2.3 膨胀型阻燃聚丙烯
• 1.3 聚丙烯的耐老化、抗析出研究进展
• 1.3.1 聚合物的老化机理
• 1.3.2 高分子材料抗老化改性方法
• 1.3.3 PP 的抗老化研究进展
• 1.3.4 聚丙烯的耐析出研究进展
• 1.4 本论文研究目的、意义和创新处
• 1.4.1 研究目的和意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 1.4.3 本论文的主要特色和创新之处
• 第二章 耐析出抗紫外老化阻燃聚丙烯的制备及性能
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料
• 2.2.2 仪器及设备
• 2.2.3 试样制备
• 2.2.4 测试与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 不同阻燃剂对PP 力学性能、HDT、MI 和阻燃性能的影响
• 2.3.2 不同阻燃PP 体系的溴含量
• 2.3.3 FR6000 用量对阻燃PP 力学性能、HDT、MI 和阻燃性能的影响
• 2.3.4 TDE 用量对阻燃PP 力学性能、HDT、MI 和阻燃性能的影响
• 2.3.5 不同阻燃剂阻燃PP 的抗紫外老化性能
• 2.3.6 不同阻燃PP 体系的耐析出性能
• 2.4 本章小结
• 第三章 耐析出抗紫外老化阻燃聚丙烯/滑石粉复合材料的制备及性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料
• 3.2.2 设备及仪器
• 3.2.3 试样制备
• 3.2.4 测试与表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 不同阻燃剂对聚丙烯/滑石粉复合材料力学性能、HDT、MI 和阻燃性能的影响
• 3.3.2 不同阻燃PP/Talc 复合材料的耐析出性能
• 3.3.3 不同阻燃PP/Talc 复合材料的抗紫外老化性能
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件