高灼熱絲低煙無鹵阻燃PP的研究:

    關鍵字：灼熱絲，阻燃性，酸源，碳源，氣源，熱穩(wěn)定性，****

    聚丙烯（PP）是一種無毒，價格低廉，用途廣泛，機械性能優(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，利用復配技術得到膨脹型阻燃劑，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。燃燒時各組分間發(fā)生化學反應生成多孔膨脹執(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，由于國內合成技術的發(fā)展，克服了阻燃劑耐溫低，分子量低，加工性差的缺點，使低煙無鹵阻燃PP成為可能，并且成功應用于工業(yè)生產(chǎn)。

    1.實驗部分

    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

    ****PER濟南泰星化工

    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：SHJ-35南京科亞橡塑設備

    電子拉力試驗機：臺灣銀馳儀器

    注塑機:精力機械80T

    簡支梁沖擊機:承德試驗機

    熔體流動速率儀：上海彭浦制冷器有限公司

    灼熱絲指數(shù)儀：珠海安規(guī)測試設備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按照170，180，180，180，185，185，185，190轉速320RPM擠出，上述材料在注塑機中按照一區(qū)160，二區(qū)170，三區(qū)180，噴嘴180下注塑成型，按照ISO標準樣條進行力學，熱學進行檢測，檢測數(shù)據(jù)見表二

    表一：

    表二：

    2.結果討論與用途

    2.1原理：膨脹型阻燃劑在受熱時，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)孔封閉結構的碳層。該碳層為無定形碳結構，其實質是碳的微晶，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，降低聚合物的熱解溫度。另外，多孔碳層可以阻止氣體的擴散，即阻止熱解產(chǎn)生的氣體擴散，同時阻止外部氧氣擴散到未裂解聚合物表面，當燃燒得不到充分的氧氣和熱能時，燃燒的聚合物便會自熄。碳層形成的過程如下：

    1.較低的溫度下酸源釋放出無機酸

    2.在較高于釋放酸的溫度下發(fā)生酯化反應，體系中的胺可以作為酯化反應的催化劑

    3.體系在酯化反應過程中融化

    4.反應產(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，與此同時由于磷酸的存在使高聚物脫水炭化，形成無機物和炭殘留物，且體系進一步膨脹發(fā)泡

    5.體系進一步固化，溫度降低，隔絕空氣，反應完成，形成多孔炭層。

    2.2結果：復配的IFR為含有酸源和氣源的復合阻燃劑，PER:IFR=2:3使體系中酸源、碳源、氣源達到*佳比例，形成*佳的阻燃效果。灼熱絲檢測時，由于測試的溫度固定于一個數(shù)值，在阻燃體系中能夠降低測試樣品受熱時的表面溫度，并且灼熱絲探頭擊穿樣品的同時，形成致密的碳層阻止熱量的繼續(xù)傳播，是通過GWIT測試的關鍵。

    2.3應用及用途：同溴系阻燃體系相比，此體系具有綠色環(huán)保，燃燒時無有毒氣體，低煙，低密度的優(yōu)點，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材料韌性的影響，在伸長率和簡支梁缺口沖擊強度上有所提高，復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。