聚丙烯阻燃改性及其性能分析
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PP改性工艺全解析(含配方)
本文档旨在解析聚丙烯(PP)改性工艺的全过程,并提供相关配方。
以下是详细内容:
1. 聚丙烯(PP)改性概述
聚丙烯是一种常用的高分子材料,具有良好的物理和化学性能。
为了进一步改善其性能,人们开发了多种改性工艺。
2. 常见的聚丙烯改性方式
以下是常见的聚丙烯改性方式:
2.1 增韧改性
增韧改性是指通过添加韧性剂或填充剂来提高聚丙烯的韧性。
常用的增韧剂包括乙烯丙烯橡胶(EPR)、塑料增韧剂等。
填充剂可
以选择碳酸钙、碳酸镁等。
2.2 抗静电改性
抗静电改性主要是为了改善聚丙烯的导电性能,以防止静电积聚。
常用的抗静电剂包括导电纤维、导电粉末等。
2.3 耐热改性
耐热改性是指通过添加耐热剂来提高聚丙烯的耐高温性能。
耐热剂可以选择氧化镁、氧化铝等。
3. 示例配方
以下是一种常见的聚丙烯改性配方示例:
- 聚丙烯:80%
- 乙烯丙烯橡胶(EPR):15%
- 碳酸钙:5%
4. 结论
通过上述分析,我们了解了聚丙烯改性的概述、常见方式及示例配方。
这可以帮助我们在聚丙烯的改性过程中做出正确的决策。
以上是对PP改性工艺的全解析,内容简洁明了。
聚丙烯复合材料的阻燃抗老化性能和作用机理摘要:本文研究了聚丙烯复合材料的阻燃和抗老化性能,分析了其作用机理。
本文采用各种手段研究了不同组分的复合材料的阻燃性能和耐老化性能。
结合SEM、TGA、FTIR等表征技术,探讨了材料的界面相容形态、热稳定性以及老化过程中的化学变化。
实验结果表明,添加无机阻燃剂和纳米氧化硅可以提高材料的阻燃性能。
而添加蒽醌类化合物可以使材料具有良好的抗老化性能。
此外,聚丙烯基质中加入足量的多官能团协同稳定剂也能够提高聚丙烯复合材料的耐老化性能。
本文通过分析材料的作用机理和结构特征,为聚丙烯阻燃和抗老化性能的改性提供了新的思路。
关键词:聚丙烯;复合材料;阻燃性能;抗老化性能;作用机理1. 引言随着现代工业的迅速发展,人们对聚合物材料的性能要求也越来越高,其中阻燃和抗老化性能是热塑性聚合物复合材料中一种非常重要的性能参数。
在许多领域中,如电子电器、建筑、汽车等,阻燃和抗老化性能都是保障材料安全可靠的重要指标。
其中,聚丙烯作为一种普遍应用的热塑性聚合物,其复合材料具有广泛的应用前景。
然而,由于聚丙烯本身不具备阻燃和抗老化性能,因此需要探究如何通过改性手段来提高聚丙烯复合材料的阻燃和抗老化性能。
本文将从阻燃和抗老化两个方面进行深入研究,探讨聚丙烯复合材料的改性途径和作用机理。
2. 阻燃性能的提高2.1 添加无机阻燃剂无机阻燃剂是一种重要的阻燃材料,可以通过其热解产物中气体复合物的形成来提高材料的阻燃性能。
在聚丙烯基质中添加适量的氢氧化铝、氧化镁和氧化锆等无机阻燃剂,可以显著提高聚丙烯复合材料的阻燃性能。
实验结果表明,添加10%的氧化镁可以使聚丙烯复合材料的极限氧指数(LOI)从18.6%提高到26.8%。
2.2 纳米氧化硅的加入纳米氧化硅作为一种新型的阻燃剂,具有高比表面积、低毒性、高稳定性等优点。
本文将不同比例的纳米氧化硅加入聚丙烯基质中,结果表明,当纳米氧化硅的含量为5%时,材料的LOI值可以达到27.5%。
聚丙烯塑料的改性及应用
聚丙烯塑料是一种常见的塑料,它的主要优点包括稳定性高、机械性能好、成本低廉等。
然而,在实际应用中,聚丙烯塑料的一些性能可能无法满足特定需求,因此需要进行改性。
聚丙烯塑料的改性方法有很多种,其中较为常见的包括共混改性、填充改性、交联改性等。
共混改性指的是将聚丙烯与其他树脂混合在一起,以获取其它树脂的特性,从而改善聚丙烯的性能。
填充改性则是在聚丙烯中添加一些填充物,例如纤维素、碳酸钙等,以改善聚丙烯的强度等性能。
交联改性则是通过交联聚丙烯来获得更好的热稳定性和机械强度等性能。
通过改性,聚丙烯塑料可以应用于更广泛的领域。
例如,通过共混改性和填充改性,可以将聚丙烯用于汽车零部件、管道、建筑材料等领域。
交联改性后,聚丙烯可以用于电线电缆、自行车轮胎和医疗器械等领域。
除了改性,聚丙烯塑料也可以通过添加一些辅助剂,如抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂等来增强其性能。
例如,聚丙烯建筑材料中添加阻燃剂可以提高其耐火性。
在实际应用中,聚丙烯塑料也存在一些局限性。
例如,由于聚丙烯的低表面能,它的附着力和耐腐蚀性有限。
为了改善这些问题,可以采用表面处理等方法来提高其表面能。
总之,改性可以使聚丙烯塑料的性能得到大幅提升,使其在更为广泛的领域中得到应用。
未来,如果能够开发出更高性能的聚丙烯塑料,那么它将在更多领域展现其应用潜力。
聚丙烯阻燃介绍作者:申玉臣来源:《中国化工贸易·上旬刊》2017年第05期摘要:聚丙烯(PP)是一种通用型热塑性树脂,因其具有优良的综合性能而被人们广泛应用在生产生活的各个方面。
但是聚丙烯属于易燃材料,这极大的限制了它的进一步应用。
本文介绍了聚丙烯用阻燃剂的阻燃机理和聚丙烯用阻燃剂的发展趋势。
关键词:聚丙烯;阻燃;机理;发展趋势1 聚丙烯的性质和应用聚丙烯是世界上增长最快的通用热塑性树脂,总量仅仅次于聚乙烯和聚氯乙烯,是第三大通用树脂。
自1957年聚丙烯实现工业化以来,己成为通用热塑性树脂中历史最短、发展和增长最快的品种。
聚丙烯生产工艺简单,原料来源丰富,产品透明度高、无毒、密度小、易加工、具有韧性、挠曲性、耐化学品性,电绝缘性好,而且易于进行共聚、共混、填充、增强改性及合金化等,已经在化工、化纤、建筑、轻工、家电、汽车、包装等工业和医疗领域得到广泛应用,与我们的生产和日常生活密切相关。
但聚丙烯最大的缺点之一就是易燃,其氧指数(LOI)只有17.4~18.5,燃烧速度快,发热量大,而且伴有熔滴现象,很容易引起火灾,因此要使聚丙烯的应用更为广泛对聚丙烯的阻燃研究是很重要的。
2 聚丙烯的阻燃2.1 聚丙烯的燃烧燃烧是可燃物与氧化剂之间的一种快速氧化反应,也是一种自由基反应,是一个复杂的物理一化学过程,且通常伴有放热及发光等特征,并且生成气态和凝聚态产物。
聚丙烯在空气中高温受热时,会发生随机断链反应,导致一系列的热氧降解及热降解,分解生成挥发性的可燃性小分子,可燃物浓度和物系温度足够高时,即可发生燃烧。
所以聚丙烯的燃烧可分为热氧降解和正常燃烧两个过程,涉及传热!高聚物在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成氧化反应场及气相中的链式燃烧反应等一系列环节。
2.2 聚丙烯的阻燃机理聚合物材料的燃烧是由热源、空气、可燃物及自由基反应四个要素组成。
所以从本质上讲,阻燃作用是通过减缓或阻止其中一个或几个要素来实现的,其中包括六个方面:提高材料热稳定性、捕捉游离基、形成非可燃性保护膜、吸收热量、形成重质气体隔离层、稀释氧气和可燃性气体。
聚丙烯塑料的改性及应用概述聚丙烯(Polypropylene,简称PP)是一种常见的塑料材料,具有良好的加工性能、强度和耐化学腐蚀性。
然而,聚丙烯在某些方面的性能还有待改善。
改性聚丙烯通过添加不同的添加剂、改变配方比例或改变加工工艺等方式,改善了聚丙烯的某些性能,扩展了其应用范围。
本文将介绍聚丙烯塑料的改性方法及其在各个领域中的应用。
聚丙烯塑料的改性方法1. 添加剂改性添加剂改性是最常见的一种聚丙烯塑料改性方法。
通过向聚丙烯中添加不同的添加剂,可以改变聚丙烯的物理、化学性能,提高其加工性能和耐候性。
常见的添加剂包括: - 填充剂:如碳酸钙、滑石粉等,可以提高聚丙烯的刚性和抗冲击性; - 阻燃剂:如氯化磷、硫酸铵等,可以提高聚丙烯的阻燃性能; - 稳定剂:如抗氧剂、紫外线吸收剂等,可以提高聚丙烯的耐氧化和耐候性; - 助剂:如流动剂、增韧剂等,可以改善聚丙烯的加工性能。
2. 共混改性通过与其他聚合物进行混合,可以改善聚丙烯的性能。
常见的共混改性方法有物理共混和化学共混两种。
•物理共混:将聚丙烯与其他聚合物机械混合,形成共混体系。
物理共混可以改善聚丙烯的强度、韧性和耐热性。
•化学共混:通过共聚反应或交联反应,将聚丙烯与其他聚合物进行化学结合。
化学共混可以显著改善聚丙烯的力学性能、热性能和耐化学性。
3. 改变配方比例通过改变聚丙烯的配方比例,如增加共聚单体的含量、调节分子量分布等方式,可以改变聚丙烯的结晶度、熔体流动性和力学性能。
•增加共聚单体含量:在聚丙烯的聚合过程中,加入适量的共聚单体,如丙烯酸、丙烯酸酯等,可以改善聚丙烯的柔韧性、降低结晶度。
•调节分子量分布:通过控制聚合反应条件,可以得到不同分子量分布的聚丙烯,从而改善聚丙烯的加工性能和力学性能。
聚丙烯塑料的应用领域聚丙烯的优良性能使其在各个领域都有广泛的应用。
1. 包装行业聚丙烯具有较高的刚性和抗冲击性,被广泛用于包装行业。
聚丙烯制成的塑料包装材料可以应用于食品包装、医药包装、化妆品包装等领域。
聚丙烯塑料的改性及应用1. 背景介绍聚丙烯(Polypropylene,简称PP)是一种常见的聚合物材料,具有良好的机械性能、耐热性、耐化学腐蚀性等特点,因此在工业和日常生活中广泛应用。
然而,纯聚丙烯材料在某些方面的性能仍然有待改善,这就需要对聚丙烯进行改性处理。
2. 改性方法2.1 添加剂改性添加剂改性是指向聚丙烯中加入适量的改性剂,以改善其特定性能。
常见的添加剂包括增塑剂、抗氧剂、阻燃剂等。
增塑剂可以提高聚丙烯的可塑性和柔韧性,抗氧剂可以延缓聚丙烯老化速度,阻燃剂可以提高聚丙烯的阻燃性能。
2.2 交联改性聚丙烯的交联改性是指通过物理或化学方法,在聚丙烯分子链之间建立交联,提高聚丙烯的热稳定性和力学性能。
常见的交联改性方法包括辐射交联、热交联和化学交联等。
2.3 接枝改性接枝改性是指将其他具有良好性能的高分子化合物接枝到聚丙烯分子链上,以提高聚丙烯的性能。
接枝改性可以增加聚丙烯的韧性、耐疲劳性和耐磨性等。
3. 改性聚丙烯的应用3.1 包装材料改性聚丙烯在包装材料领域有着广泛的应用。
由于其良好的耐热性和耐化学腐蚀性,改性聚丙烯袋可以用于食品、医药等领域的包装,保证产品的安全性和卫生要求。
3.2 汽车零部件改性聚丙烯在汽车工业中的应用越来越广泛。
其优异的力学性能和耐冲击性使得改性聚丙烯成为制造汽车零部件的理想材料,如汽车内饰件、车身板材、底盘保护装置等。
3.3 电子电器改性聚丙烯具有良好的绝缘性能和抗静电性能,因此在电子电器领域得到了广泛应用。
例如,手机壳、电视机外壳、电器配件等都可以采用改性聚丙烯制造。
3.4 医疗器械由于改性聚丙烯具有良好的耐腐蚀性、生物相容性和低毒性等特点,适用于医疗器械的制造。
例如,输液瓶、注射器、手术器械等都可以采用改性聚丙烯。
4. 结论通过添加剂改性、交联改性和接枝改性等方法,可以显著提高聚丙烯的性能,拓展其应用领域。
改性聚丙烯在包装材料、汽车零部件、电子电器和医疗器械等领域都有着重要的应用价值。
聚丙烯的改性方法及应用-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1聚丙烯的改性方法及应用聚丙烯具有比重小、刚性好、强度高、耐挠曲,以及有高于100℃的耐热温度和良好的耐化学腐蚀性等优点。
通过改性,其耐低温性﹑耐冲击性和耐老化性等有所提高,广泛应用于家电、汽车等领域。
根据产品的要求和用途,聚丙烯可以用共混、填充、增强、添加助剂,以及共聚、共混、交联等方法加以改性。
例如可以添加碳酸钙、滑石粉、矿物质等以提高硬度、耐热性、尺寸稳定性,添加玻璃纤维、石棉纤维、云母、玻璃微珠等以提高拉伸强度、改善低温抗冲击性、耐蠕变性,添加橡胶、弹性体、和其它柔性聚合物等以提高冲击性能、透明性,添加各种特殊助剂可赋予聚丙烯诸如耐候性、抗静电性、阻燃性、导电性、可电镀性、成核性、抗铜害性等等。
改性聚丙烯在家电领域的应用易涂装改聚丙烯材料:直接通过共混改性,引入极性官能团,使其与聚丙烯树脂形成共结晶,规避析出,避免弱界面层的形成,从而整体提升表面张力。
满足无人看守电器要求阻燃改性聚丙烯材料:满足国际电工委员会(IEC)提出的长期无人看管电器用改性PP材料要求:IEC60335标准要求750℃灼热丝接触被测材料或制品30秒内不起火或者燃烧时间≤5秒(即GWIT≥750℃)和漏电起痕指数(CTI)≥250V。
感温变色聚丙烯材料:在聚丙烯材料中通过加入感温变色颜料实现颜色转变,感温变色颜料是由电子转移型有机化合物进行制备,在特定温度下因电子转移使该有机物的分子结构发生变化从而使颜色发生转变,从而在直观上辨别温度。
防蟑螂、防鼠咬材料:通过针对对蟑螂和老鼠的味觉和嗅觉的刺激从而达到防治其对电器的危害。
主要应用于电磁炉等电器。
抗染色聚丙烯材料:内胆材料直接与果汁、食物残渣、食品调料等接触后受到污染引起材料表面颜色的变化,当颜色变化到一定程度后就会显脏,甚至作为污染源污染下一批食物,降低产品的使用品质。
使用抗染色聚丙烯材料可以解决这些问题。
常见的改性聚丙烯材料及应用
概述
改性聚丙烯是指对聚丙烯进行物理或化学的改性处理,从而赋予其更多的性能和应用领域。
本文将介绍几种常见的改性聚丙烯材料及其应用。
1. 增韧剂改性聚丙烯
增韧剂改性聚丙烯是通过在聚丙烯中加入增韧剂来提高其韧性和冲击强度。
常见的增韧剂有弹性体、韧化剂等。
该类改性聚丙烯广泛应用于汽车行业、包装材料等领域。
2. 抗静电剂改性聚丙烯
抗静电剂改性聚丙烯是为了减少聚丙烯表面静电带来的问题,通常通过加入抗静电剂来改善其电导性能。
这种改性聚丙烯常用于电子器件的包装、防静电地板等领域。
3. 火焰阻燃剂改性聚丙烯
火焰阻燃剂改性聚丙烯可以提高聚丙烯的阻燃性能,减少火灾潜在危险。
有机卤素化合物和无机化合物常作为火焰阻燃剂。
该种改性聚丙烯广泛应用于建筑材料、电气设备等领域。
4. 抗紫外线剂改性聚丙烯
抗紫外线剂改性聚丙烯可以增加聚丙烯的耐候性,抵抗紫外线辐射带来的老化问题。
常见的抗紫外线剂有吸收剂、反射剂等。
这种改性聚丙烯广泛应用于户外家具、汽车零部件等领域。
5. 增强剂改性聚丙烯
增强剂改性聚丙烯是通过加入纤维、颗粒等增强剂来提高聚丙烯的强度和刚性。
常见的增强剂有玻璃纤维、碳纤维等。
该种改性聚丙烯广泛应用于航空航天、体育器材等领域。
结论
常见的改性聚丙烯材料及应用可以根据不同的功能需求进行选择。
无论是增韧剂改性聚丙烯、抗静电剂改性聚丙烯,还是火焰阻燃剂改性聚丙烯、抗紫外线剂改性聚丙烯,都在各自的领域中发挥着重要作用。
希望本文对改性聚丙烯的了解和应用有所帮助。
氢氧化铝阻燃剂的表面改性及其在聚丙烯中的应用摘要:聚丙烯(PP)是一种重要的热塑性聚合物,具有优异的物理化学性质和广泛的用途。
然而,由于其易燃烧且容易产生熔滴现象,限制了它在一些领域的使用。
因此,研究如何提高聚丙烯的防火性能是非常必要的。
其中,氢氧化铝作为一种常见的无机填料,因其良好的成炭能力而备受关注。
但是,单一的氢氧化铝阻燃效果有限,需要通过表面改性来进一步提升其阻燃效率。
本文采用硅烷偶联剂KH-570对氢氧化铝进行表面改性,用于改善聚丙烯的阻燃性能。
关键词:氢氧化铝;阻燃剂;表面改性;聚丙烯应用前言制备阻燃聚丙烯(PP)材料有两种方法,一种是添加卤系阻燃剂,另一种是添加无机填充阻燃剂。
虽然添加卤系阻燃剂的聚丙烯阻燃效果是最好的,但它燃烧过程会释放有毒有害的气体,发生事故对人体伤害也是非常的大。
而添加无机填充材料的聚丙烯虽然效果不如添加卤系阻燃剂,但他在应用过程中对人体相对友好。
其中,氢氧化铝作为一种常见的无机阻燃剂已经被广泛应用于聚丙烯材料中。
氢氧化铝具有阻燃、消烟、填充三大功能,有效提高单一物质聚丙烯的性能。
而通过对氢氧化铝的表面改性能使它与聚丙烯很好的结合在一起。
一、聚丙烯的阻燃方法目前,对于聚丙烯材料的阻燃研究主要集中在两个方面:一是通过添加无机或有机的阻燃剂来提高其阻燃性能;二是采用新型复合型阻燃剂以改善单一阻燃剂存在的问题。
其中,氢氧化铝作为一种常用的阻燃剂,具有良好的成炭效果和较低的成本等优点。
但是由于其与聚合物基体之间的相容性不佳,导致其阻燃效率低下、耐久性差等缺点也逐渐暴露出来。
因此,如何改善氢氧化铝与聚丙烯之间的相容性成为了当前研究的热点之一。
近年来,一些学者开始尝试将硅烷偶联剂引入到氢氧化铝的表面修饰工作中,利用其分子中含有的活性官能团实现对氢氧化铝的化学接枝或者物理包覆,从而达到改善其与聚丙烯之间相互作用的目的。
同时,还可以借助硅氧键的极性差异以及水解后形成的硅酸根离子与金属氧化物发生反应生成稳定的硅化物层,进一步增强氢氧化铝与聚丙烯之间的黏附力,提升阻燃效果。
针对聚丙烯在低温下的抗冲击性能差、耐候性不佳、表面装饰性差以及在电、磁、光、热、燃烧等方面的功能性与实际需要的差距,对聚丙烯加以改性,成为当前塑料加工发展最为活跃的,取得成果最为丰盛的领域。
我国主要将聚丙烯这种材料应用在食品包装、家用物品、汽车、光纤等领域。
我国使用聚丙烯最大的领域是编织袋、包装袋、捆扎绳等产品,约占总消费的30%。
近年来,随着聚丙烯注塑产品和包装膜的发展,聚丙烯用于织造产品的比例有所下降,但还是其聚丙烯消耗最多的区域。
注塑产品是中国第二大聚丙烯消费领域,占总消费量的26% 左右,它也是未来聚丙烯需求量最大的地区之一。
协效阻燃聚丙烯的阻燃性能刘懿德aꎬb㊀陈嘉炼aꎬd㊀李红周a∗㊀杨松伟aꎬb㊀罗富彬a㊀陈庆华aꎬbꎬc(a福建师范大学环境科学与工程学院㊀福州350007ꎻb聚合物资源绿色循环利用教育部工程研究中心㊀福州350007ꎻc福建师范大学福清分校㊀福州350300ꎻd福建师范大学泉港石化研究院㊀福建泉州362000)摘㊀要㊀本文研究了以聚磷酸铵(APP)为主阻燃剂ꎬ次磷酸铝(AHP)和三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为辅阻燃剂的协效阻燃体系对聚丙烯(PP)阻燃性能的影响ꎮ采用垂直燃烧测试㊁极限氧指数(LOI)测试㊁热重分析㊁锥形量热仪测试㊁扫描电子显微镜分析等技术手段对所制备的阻燃样品进行了阻燃性能分析ꎮ结果表明:单独添加任一质量分数30%阻燃剂ꎬ均不能使PP获得良好的阻燃性能ꎻ当阻燃剂总质量分数保持在30%ꎬm(APP)ʒm(AHP)ʒm(MCA)=4ʒ1ʒ1时获得理想阻燃效果ꎬ此时阻燃PP的LOI为33%ꎬ垂直燃烧测试达到V ̄0级ꎬ热释放速率峰值(PHRR)从765 7kW/m2降为122 7kW/m2ꎮ关键词㊀聚丙烯ꎻ协效体系ꎻ锥形量热法ꎻ阻燃中图分类号:O643㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:1000 ̄0518(2019)10 ̄1165 ̄07DOI:10.11944/j.issn.1000 ̄0518.2019.10.1901842019 ̄07 ̄03收稿ꎬ2019 ̄08 ̄15修回ꎬ2019 ̄09 ̄03接受福建师范大学泉港石化研究院专项资金(2018YJY03)项目资助通讯联系人:李红周ꎬ教授ꎻTel:0591 ̄83426504ꎻE ̄mail:lihongzhou@fjnu.edu.cnꎻ研究方向:高分子阻燃抑烟研究聚丙烯(PP)是一种应用广泛的热塑性塑料ꎬ具有结晶度高㊁结构规整㊁耐热性良好等优点ꎬ被广泛运用于日常生活中的各个领域[1]ꎮ但纯PP树脂的极限氧指数(LOI)极低ꎬ仅为18%ꎬ且燃烧过程中会有大量熔滴产生ꎬ从而造成火势不断扩大ꎬ导致严重火灾事故的发生ꎮ针对PP材料易燃的问题ꎬ需要对PP进行阻燃改性ꎮ目前ꎬPP阻燃剂种类较多ꎬ主要分为卤素阻燃剂和无卤阻燃剂ꎬ其中无卤阻燃剂具有绿色环保㊁阻燃效率高等显著优势ꎬ得到越来越广泛的应用ꎮ聚磷酸铵(APP)作为常用的无卤阻燃剂之一ꎬ在分解过程中不产生腐蚀气体ꎬ吸湿性小ꎬ热稳定性高ꎬ是一种性能优良的无卤阻燃剂[2]ꎻ次磷酸铝(AHP)是一种高效的无机含磷阻燃剂ꎬ含磷量可达41 9%ꎬ具有较高的阻燃效率ꎬ热稳定性与水解稳定性优良ꎬ在加工过程中不易引起聚合物的分解ꎬ既可以单独添加使用ꎬ也可以与其它阻燃剂进行复配ꎬ是一种用途广泛的阻燃剂ꎬ缺点是价格较为高昂ꎬ应用成本较高[3]ꎻ三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)是一种氮系无卤阻燃剂ꎬ无臭无味ꎬ分解温度高ꎬ是工业生产中理想的阻燃协效剂[4]ꎮ通常ꎬAPP单独添加到PP中ꎬ往往阻燃效果较差[5]ꎬ故采用合适的比例进行多种阻燃剂的复配是当前阻燃PP领域的研究热点ꎮ针对复配阻燃体系ꎬ当前大多数学者采用两种阻燃剂复配对PP进行阻燃研究ꎬ而本研究发现ꎬ单纯添加两种商品化阻燃剂不能达到理想阻燃效果ꎬ但将三种阻燃剂复配添加到PP材料中阻燃效果显著ꎬ故本文将APP㊁AHP㊁MCA作为复配型阻燃添加剂与PP进行共混ꎬ分别探究了不同配方之间的阻燃性能并进行了优化ꎮ通过对复配阻燃剂的配方优化ꎬ同时对所制备的阻燃PP样品燃烧行为进行了系统的分析ꎬ并探究其阻燃机理ꎬ对拓宽PP复合材料在实际生活中的应用范围具有重要意义ꎮ1㊀实验部分1.1㊀试剂和仪器聚丙烯PPR ̄4220(PP)购自中国石油化工股份有限公司ꎬ工业级ꎻ聚磷酸铵(APPꎬ聚合度ȡ1000)购自山东泰星新材料股份有限公司ꎬ工业级ꎻ次磷酸铝4138(AHP)购自清远市一丞阻燃材料有限公司ꎬ工业级ꎻ三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)购自山东泰星新材料股份有限公司ꎬ工业级ꎮ第36卷第10期应用化学Vol.36Iss.102019年10月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRY㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Oct.20196611应用化学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第36卷㊀ZG ̄80T型双辊开炼机(东莞市正工机电设备科技有限公司)ꎻZG ̄203型平板硫化机(东莞市正工机电设备科技有限公司)ꎻHC ̄2C型氧指数仪(南京上元分析仪器有限公司)ꎻCZF ̄4型水平垂直燃烧试验仪(南京上元分析仪器有限公司)ꎻHY ̄0580型万能材料拉伸试验机(深圳市新三思材料检验有限公司)ꎻiConeclassic型锥形量热仪(英国FTT公司)ꎻSDTQ600型热重分析仪(TGAꎬ美国TA公司)ꎻRegulus8100型冷场发射扫描电子显微镜(SEMꎬ日本日立公司)ꎮ1.2㊀阻燃PP的制备将PP粒料放置在温度为80ħ恒温鼓风干燥机内ꎬ干燥2hꎬ各类阻燃剂在温度为60ħ恒温鼓风干燥机内干燥4hꎮ开炼机前辊温度设置为190ħꎬ后辊温度设置为180ħꎬ并用适量PP粒料对开炼机洗机ꎮ按照设计配比将称量好的PP粒料在开炼机辊轴上进行热炼ꎬ并不断用铲刀对PP熔体进行热炼ꎬ按配方依次添加偶联剂㊁阻燃剂ꎬ继续热炼直至混合均匀ꎮ待混合完成后ꎬ取出足量的熔体放置于模具中ꎬ后将模具置于平板硫化机中ꎬ平板硫化机上下层温度设置为190ħꎬ在10MPa压力下ꎬ热压8min后再冷压5min成型ꎬ室温干燥放置24h后用万能裁样机制成测试所需样品ꎬ分别测试配方样品的阻燃㊁热稳定性㊁燃烧等性能ꎮ1.3㊀阻燃性能测试LOI测试(LOI)ꎬ按GB/T2046.1 ̄2008测试ꎻ垂直燃烧测试(UL ̄94)ꎬ按GB/T2048 ̄2008测试ꎮ1.4㊀热稳定性测试采用TGAꎬ称取5~10mg样品置于干净的坩埚中ꎬ在N2气氛围下ꎬ设定升温速率为:10ħ/minꎬ由30ħ升温至700ħ进行测试ꎮ1.5㊀燃烧性能测试锥形量热仪测试(ConeTest)ꎬ按ISO5660 ̄1测试ꎬ热辐射功率为35kW/m2ꎮ2㊀结果与讨论2.1㊀阻燃性能各配方阻燃剂质量分数均为30%ꎬ见表1ꎮ表2为阻燃PP的UL ̄94等级和LOI测试结果ꎬ由表2可知ꎬ纯PP的LOI极低ꎬ仅为18%[6]ꎬ垂直燃烧测试时融滴现象严重ꎮ当分别添加质量分数为30%的APP㊁AHP㊁MCA时ꎬPP的LOI均有所提高ꎬ但均不能达到理想的阻燃效果ꎮ因此ꎬ需要通过多元阻燃剂复配的方法来提高PP的阻燃性能ꎮ首先ꎬ进行了AHP和MCA的配比研究ꎬ当阻燃剂总质量分数保持在30%ꎬ在PP中AHP和MCA的质量比为1ʒ1时ꎬLOI为28%ꎬ垂直燃烧达到V ̄2等级ꎻ其次ꎬ控制APP质量分数为20%ꎬAHP为10%进行复配ꎬ该配比制备的阻燃PP的LOI提高到了30%ꎬ且垂直燃烧通过V ̄0级ꎬ说明APP和AHP间存在一定的协效作用[7]ꎻ然后ꎬ将APP质量分数控制为20%ꎬMCA为10%ꎬ此时制备的阻燃PP的LOI为28%ꎬ垂直燃烧不能达到V ̄0级ꎻ最后将APP质量分数控制在20%ꎬAHP和MCA的质量分数为10%(m(AHP)ʒm(MCA)=1ʒ1)ꎬ复配添加3种阻燃剂到PP中ꎬ此时ꎬ阻燃PP的LOI达到33%ꎬ垂直燃烧级别为V ̄0级ꎬ阻燃性能进一步提高ꎬ说明三者复配体系能更有效地提高PP的阻燃性能ꎮ表1㊀阻燃PP制备配方Table1㊀ThepreparationformulaofflameretardantPPSamplew(PP)/%w(APP)/%w(AHP)/%w(MCA)/%1#7030--2#70-30-3#70--304#70-15155#702010-6#7020107#702055表2㊀纯PP和阻燃PP的UL ̄94等级和LOITable2㊀TheUL ̄94gradeandlimitingoxygenindexofPPandflameretardantPPSampleUL ̄94gradeLOI/%PPNorating181#Norating242#V ̄0253#Norating224#V ̄2285#V ̄0306#Norating287#V ̄0332.2㊀热稳定性采用TGA研究阻燃PP的热降解行为ꎬ所制备的阻燃PP热稳定性如图1所示ꎮ纯PP和添加30%的MCA的样品残留物极少ꎬ说明单独添加MCA对PP的成炭效果不明显ꎬ但添加任意一种或多种阻燃剂均降低了PP的初始分解温度ꎮ由图1中2#样品可知ꎬ单独添加30%AHP后PP的残炭量明显增加ꎬ说明AHP对PP有明显的成炭作用ꎬ但未形成明显的双峰ꎬ这是由于AHP在300ħ左右先发生热解ꎬ释放出酸性含磷物质使PP提前降解ꎬ快速成炭ꎬ但形成的炭层不能很好地阻碍基体的进一步分解ꎬ所以只有一个单峰ꎮ图1㊀阻燃PP的TG(A)和DTG(B)曲线Fig.1㊀TG(A)andDTG(B)curvesofflameretardantPP同时由图1中4#样品热重曲线可知ꎬ将AHP和MCA复配后ꎬ阻燃PP出现明显的双降解峰ꎬ且该样品发生最大分解速率时所对应的温度为480ħꎬ这是由于在分解初期ꎬMCA先受热分解ꎬ释放出NH3等难燃性气体ꎬ稀释可燃性气体浓度[8]ꎬ随着温度的升高ꎬAHP发生自身分解ꎬ产物为磷化氢和磷酸氢铝[9]ꎬ接下来磷酸氢铝脱水成聚磷酸铝ꎬ使阻燃材料在燃烧过程中产生一些含磷的难燃性气体ꎬ稀释了燃烧区域的可燃气体浓度ꎬ并且还分解产生了磷酸及聚磷酸ꎬ从而促进材料提前降解成炭ꎬ更快地形成致密炭层ꎬ减少了可燃性气体的逸出ꎬ保护了下层材料的进一步降解和燃烧[10]ꎻ对比5#㊁6#和7#样品热重曲线发现ꎬ由三元复配阻燃剂制备的阻燃PP分解速率较为缓慢ꎬ说明阻燃剂之间协效作用明显ꎬAPP受热分解形成聚偏磷酸铵ꎬ和AHP分解形成的聚磷酸铝共同促使PP炭化ꎬ同时APP和MCA在形成炭层过程中产生惰性气体ꎬ使炭层发泡膨胀ꎬ形成膨胀的致密炭层ꎬ从而更好地隔绝氧气和热量进入到材料的内部ꎬ达到良好的阻燃效果ꎮ2.3㊀燃烧性能为了更好的评价材料阻燃性能ꎬ本文运用锥形量热仪对所制备的阻燃PP进行了燃烧性能测试ꎬ图2㊁图3和图4为阻燃PP的锥量测试数据图ꎬ表3为阻燃PP的锥量测试数据表ꎮ从图2热释放量速率曲线图中可以看出ꎬ纯PP的热释放速率曲线尖锐且峰值高ꎬ说明PP在燃烧时燃烧剧烈且释放的热量多ꎻ在添加APP后ꎬ样品出现明显的双峰曲线ꎬ这是由于APP是一种既可作酸源又可作气源的阻燃7611㊀第10期刘懿德等:协效阻燃聚丙烯的阻燃性能图2㊀阻燃PP的热释放速率曲线图Fig.2㊀TheheatreleaseratecurveofflameretardantPP剂[11]ꎬ对应1#样品的第1个峰ꎬ在受热分解时产生聚偏磷酸铵等酸性物质ꎬ促进PP降解成炭ꎬ同时释放惰性气体ꎬ形成膨胀炭层ꎬ起到隔绝热量释放和阻止氧气进入到材料中的作用ꎬ第2个峰则是由于材料内部产生的热量不断积聚ꎬ达到一定值后突破炭层ꎬ由此形成第2个峰[12]ꎮ将APP和AHP按照2ʒ1(质量比)复配后ꎬ二者之间有一定的协效作用ꎬ表现为热释放速率曲线变缓ꎬ总热释放量下降到145 4MJ/m2ꎬ其机理为AHP分解产生磷酸ꎬ磷酸为小分子物质ꎬ可催化APP的酯化反应ꎬ从而提高成炭能力[6]ꎻ观察图2中3#和4#样品可知ꎬ单独添加MCA对PP阻燃效果影响不大ꎬ主要为气相阻燃ꎬ但将其和AHP按照1ʒ1(质量比)复配使用后也形成了明显的双峰现象ꎬ说明两者存在协同效应ꎬ对成炭有促进作用ꎬ有利于提高PP的阻燃性能ꎻ将APP和MCA按照2ʒ1(质量比)复配后ꎬ由图2可知ꎬ热释放速率峰值下降为196 6kW/m2ꎬ比单独添加APP的1#样品和单独添加MCA的3#样品有明显的降低ꎬ这说明APP和MCA之间存在协同效应ꎬ对PP的热释放速率有显著的降低作用ꎬ且该样品在75s时形成尖锐的热释放速率峰值ꎬ之后曲线逐渐变缓ꎬ无尖锐峰值出现ꎬ这是由于在分解初期APP热稳定性不高ꎬ提前促进基体分解ꎬ释放出较多热量ꎬ随着温度升高ꎬMCA发生分解ꎬ产生大量难燃气体ꎬ同时使炭层膨胀ꎬ隔绝氧气的进入和热量的释放ꎻ由7#样品数据可知ꎬ将3种阻燃剂按照理想比例复配后ꎬ阻燃效果较好ꎬ热释放速率峰值仅为122 7kW/m2ꎬ虽然燃烧时间有所延长ꎬ但曲线很平缓ꎬ说明三者之间有明显的协效效果ꎬ形成的炭层更为致密ꎬ对火焰传播有良好抑制作用ꎮ图3㊀阻燃PP的总热释放量图Fig.3㊀ThetotalheatreleaseofflameretardantPP图4㊀阻燃PP的残炭量图Fig.4㊀TheresidualcarboncontentofflameretardantPP表3㊀阻燃PP的锥型量热仪测试数据Table3㊀TheconecalorimetertestdataofflameretardantPPSampleTTI/spHRR/(kW m-2)THR/(MJ m-2)SPR/(m2 s-1)MLR/(g s-1)PP64765.7156.80.08490.16581#63373.1140.70.07160.10252#57260.6122.70.07420.06483#94541.5164.30.07170.14074#71324.6149.10.08870.09535#58261.2145.30.06600.07456#55196.6144.10.02390.06837#60122.797.70.01440.0487㊀㊀从图4和表3可知ꎬ纯PP的质量损失速率(MLR)是5#样品的2 2倍ꎬ是6#样品的2 4倍ꎬ是7#样8611应用化学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第36卷㊀品的3 4倍ꎬ说明APP和AHP复配能有效地降低PP在燃烧时的质量损失ꎬ且单独添加AHP的2#样品残炭量较高ꎬ接近30%ꎬ这说明AHP能显著提高残炭量ꎬ当将三者复配后ꎬMCA在受热分解过程中ꎬ吸收大量的热ꎬ充分发挥气相阻燃作用ꎬ同时AHP对形成致密的炭层起到关键作用ꎬ二者和APP同时发挥气相和凝聚相阻燃作用ꎬ协同阻燃效果显著ꎬ因此较好地提高了PP的阻燃性能ꎮ2.4㊀炭层形貌分析经锥量燃烧测试后发现ꎬ纯PP样品和添加30%MCA的3#样品几乎完全燃烧ꎻ添加APP和AHP复配体系后ꎬ5#样品的残炭量达到21 8%ꎬ而添加三元复配阻燃剂后ꎬ样品成炭效果更加显著ꎬ且炭层致密ꎬ残留物质量为45 8%ꎬ见图4ꎬ说明三元复配体系能进一步提高PP的成炭率ꎬ阻燃剂之间协效作用明显ꎬ大幅度地提升了PP的阻燃性能ꎮ图5㊀7#样品锥量测试后的残炭俯视图(A)和主视图(B)Fig.5㊀Theplanform(A)andfrontview(B)of7#carbonresiduesampleafterconetest图6㊀阻燃PP的残炭SEM照片Fig.6㊀SEMimagesofcarbonresidueforflameretardantPPA.1#ꎻB.2#ꎻC.3#ꎻD.4#ꎻE.5#ꎻF.6#ꎻG.7#9611㊀第10期刘懿德等:协效阻燃聚丙烯的阻燃性能0711应用化学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第36卷㊀由图6残炭的SEM照片可以看出ꎬ1#样品的炭层较为致密ꎬ但存在微小气孔ꎬ这可能是由于聚磷酸铵分解产生聚磷酸和氨气ꎬ氨气在炭层成型时会突破炭层在表面产生微小气孔ꎻ2#样品炭层最为疏松多孔ꎬ3#次之ꎬ这说明单独添加MCA或者AHP均不能很好地形成致密的炭层ꎬ因为MCA受热分解会产生不燃性的NH3ꎬ而AHP受热分解后会产生PH3易燃气体[6]ꎬPH3会进一步促进基体热解ꎬ因而不能形成较为致密的炭层ꎬ但将二者复配后ꎬ从图中4#样品照片可以看到有较多残炭集聚在一起ꎬ故二者复配使用可产生一定的协同效应ꎬ有助于提高PP的阻燃性能ꎻ而将APP和AHP复配添加到PP时ꎬ炭层相较于单独添加APP或AHP更为致密ꎬ且无明显气孔ꎬ见图6中的5#样品ꎻ将APP和MCA复配后ꎬ形成的炭层与图6A类似ꎬ虽然较为致密但存在些许孔洞ꎬ同时也存在一定的囊泡结构ꎬ说明APP和MCA之间存在一定的协效作用ꎬ当形成炭层时ꎬMCA分解产生的难燃气体会使炭层膨胀ꎬ因此留下些许囊泡结构ꎻ当使用三元复配阻燃剂后ꎬ炭层尤为致密ꎬ且存在闭孔结构[12]ꎬ达到理想阻燃效果ꎮ因此ꎬ将APP㊁AHP和MCA按照理想配比组成三元复配阻燃体系时ꎬ通过磷系凝聚相阻燃和氮系气相阻燃之间的协同作用ꎬ能使PP具有优异的阻燃性能ꎮ3㊀结㊀论将APP㊁AHP和MCA三者按照理想比例复配添加到PP中ꎬ能使PP具有优异的协同阻燃效果ꎮ当三者总质量分数为30%ꎬAPPʒAHPʒMCA比例为4ʒ1ʒ1时ꎬ阻燃PP的氧指数为33%ꎬ垂直燃烧达到V ̄0级ꎻ热重和锥量数据表明ꎬ7#阻燃PP的热释放速率峰值由765 7降为122 7kW/m2ꎻ总热释放量为97 7MJ/m2ꎬ比纯PP降低40%ꎬ烟气释放速率大幅度降低ꎬ残炭量较高ꎬ达到45 8%ꎻ对比各阻燃PP样品的SEM照片可知ꎬ7#阻燃PP的炭层最为致密ꎬ能有效隔绝氧气的进入和热量的释放ꎬ因此ꎬ由三元复配阻燃体系制备的阻燃PP达到了理想的阻燃效果ꎬ且各阻燃剂之间协同效应显著ꎬ有效提高了PP的阻燃性能ꎮ参㊀考㊀文㊀献[1]ANFangcheng.DevelopmentStatusandMarketAnalysisofPolypropyleneIndustry[J].ChemIndChemEngProgꎬ2012ꎬ31(1):246 ̄251(inChinese).安芳成.聚丙烯行业发展现状及市场分析[J].化工进展ꎬ2012ꎬ31(1):246 ̄251.[2]LIAOKairongꎬLUZejianꎬWANGJian.ModificationofAmmoniumPolyphosphateandFlameRetardantEffectonPolypropylene[J].PolymMaterSciEngꎬ1998ꎬ14(4):88 ̄93(inChinese).廖凯荣ꎬ卢泽俭ꎬ王坚.聚磷酸铵的改性及其对聚丙烯的阻燃作用[J].高分子材料科学与工程ꎬ1998ꎬ14(4):88 ̄93.[3]GUANYahuiꎬWANGXiuliꎬDENGCong.ResearchofFlameRetardantModificationofPolypropyleneWood ̄PlasticCompositesBasedonAluminumPhosphate[J].ChemResApplꎬ2019ꎬ31(1):88 ̄89(inChinese).关雅慧ꎬ汪秀丽ꎬ邓聪.基于次磷酸铝的聚丙烯木塑复合材料的阻燃改性研究[J].化学研究与应用ꎬ2019ꎬ31(1):88 ̄89.[4]HUANGWeiguang.ApplicationStatusandProspectsofFlameRetardants[N].SichuanEconomicDailyꎬ2017 ̄12 ̄06(006)(inChinese).黄维光.阻燃剂的应用现状及前景展望[N].四川经济日报ꎬ2017 ̄12 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̄1985.FlameRetardantPropertiesofSynergisticFlameRetardantPolypropyleneLIUYideaꎬbꎬCHENJialianaꎬdꎬLIHongzhoua∗ꎬYANGSongweiaꎬbꎬLUOFubinaꎬCHENQinghuaaꎬbꎬc(aCollegeofEnvironmentalScienceandEngineeringꎬFujianNormalUniversityꎬFuzhou350007ꎬChinaꎻbPolymerResourcesGreenRecyclingEngineeringResearchCenteroftheMinistryofEducationꎬFuzhou350007ꎬChinaꎻcFuqingBranchofFujianNormalUniversityꎬFuzhou350300ꎬChinaꎻdQuangangPetrochemicalResearchInstituteofFujianNormalUniversityꎬQuanzhouꎬFujian362000ꎬChina)Abstract㊀Inthispaperꎬthesynergisticflameretardantsystemwithammoniumpolyphosphate(APP)asthemainflameretardantꎬaluminumhypophosphite(AHP)andmelaminecyanurate(MCA)asauxiliaryflameretardantswasinvestigatedfortheflameretardantperformanceofpolypropylene(PP).Theflameretardantpropertiesofthepreparedflameretardantsampleswereanalyzedbyverticalburningtestꎬlimitingoxygenindex(LOI)testꎬthermogravimetricanalysisꎬconecalorimetertestandscanningelectronmicroscopy.Theresultsshowthattheadditionof30%massfractionofanyflameretardantalonecannotachievegoodflameretardantpropertiesofPP.Whenthetotalmassfractionofadditivesiskeptat30%ꎬmassratioAPPʒAHPʒMCA=4ʒ1ʒ1ꎬtheidealflameretardancyisobtainedꎬLOIoftheflameretardantPPis33%ꎬtheverticalburningtestreachesV ̄0levelꎬandthepeakheatreleaserate(PHRR)isreducedfrom765 7kW/m2to122 7kW/m2.Keywords㊀polypropyleneꎻsynergisticsystemꎻconecalorimetryꎻflameretardancyReceived2019 ̄07 ̄03ꎻRevised2019 ̄08 ̄15ꎻAccepted2019 ̄09 ̄03SupportedbytheFoundationofQuangangPetrochemicalResearchInstituteꎬFujianNormalUniversity(No.2018YJY03)Correspondingauthor:LIHongzhouꎬprofessorꎻTel:0591 ̄83426504ꎻE ̄mail:lihongzhou@fjnu.edu.cnꎻResearchinterests:flameretardantpolymersandsmokesuppression1711㊀第10期刘懿德等:协效阻燃聚丙烯的阻燃性能。
改性聚丙烯研究报告总结
本次研究主要对改性聚丙烯(PP)进行了探究,并对其性能
进行了分析和评价。
在改性方面,我们通过添加不同的改性剂对聚丙烯进行了处理,不仅提高了其抗冲击性能,还改善了其热稳定性和耐候性。
通过对比实验组和对照组的测试数据,我们发现改性聚丙烯在抗冲击力、耐热性和耐候性方面都有较大的提升,这证明了改性剂的添加对聚丙烯的性能产生了显著影响。
在性能分析方面,我们对改性聚丙烯进行了力学性能、热性能、电性能和表面性能等方面的测试。
结果表明,改性聚丙烯具有较高的韧性和强度,具备较好的耐高温性能和耐化学腐蚀性能。
此外,改性聚丙烯的表面性能也得到了改善,具有较好的润湿性和附着力。
综上所述,本次研究通过添加改性剂对聚丙烯进行改良,提高了其综合性能。
改性聚丙烯具有较好的抗冲击性、耐热性、耐候性和化学稳定性等特点,适用于各种工业应用领域。
然而,仍有一些问题需要进一步研究和探索,如改性剂的最佳添加量、改性过程的条件优化等。
希望本次研究能为改性聚丙烯的应用和开发提供一定的参考和指导。
1.1聚丙烯塑料的改性及应用中国塑料加工工业协会改性塑料专业委员会副理事长兼秘书长教授级高级工程师刘英俊1聚丙烯在合成树脂生产中占据重要地位,发展极为迅速聚丙烯是五大通用合成树脂中的一个重要品种,在国内外的发展均十分迅速。
在全球塑料用五大合成树脂中,聚丙烯的产量占有1/4左右的份额,预计2006年世界五大通用合成树脂的总产能将达到1亿9千万吨,其中聚丙烯4878万吨,占总产能的25.6%[1]。
而我国2004年聚丙烯树脂产量为474.88万吨,进口291.4万吨,出口1.53万吨,其表观消费量为764.7万吨,占当年全国五大通用树脂表观消费量总和2954万吨的25.9%。
预计到2010年我国聚丙烯树脂的表观消费量将增加至1080万吨,较2004年增长40%以上。
表1列出近期投产和正在建设的聚丙烯装置的地点和产能。
在已宣布的新增产能中,中石化253万吨/年,中石油135万吨/年,而且大多数项目的产能都在30万吨以上,达到世界级规模。
这些装置全部投产后,中石化的聚丙烯产能将超过巴赛尔公司,跃居全球榜首,中石油也将列位前五名之列,届时中国将成为生产聚丙烯树脂全球产能最大的国家。
另据报道,我国聚丙烯树脂的产量1995年仅为107.35万吨,到2005年达到522.95万吨,平均年递增38.7%,同期表观消费量也从212.92万吨增至823万吨,平均年递增28.7%,成为全球聚丙烯消费增长最快的国家[2]。
2聚丙烯基本知识2.1树脂与塑料的定义和分类树脂(Resin):高分子材料亦称高分子聚合物,分为天然高分子材料和合成高分子材料。
在合成高分子材料中按塑料、橡胶、纤维三大用途分为合成树脂、合成橡胶和合成纤维三大类,其中用于塑料的合成树脂所占的比例最大,约占合成材料总量的2/3以上。
塑料(Plastics):以合成树脂为主要成分,添加有适量的填料、助剂、颜料,而且在加工过程中能流动成型的材料。
热塑性塑料(ThermoPlastics):能在特定温度范围内反复软化和冷却硬化的塑料。
现代阻燃发泡聚丙烯材料方面的研究进展阐述说明聚丙烯是一种通用型塑料,具有优异的综合性能,广泛应用于汽车,包装,家电,电子产品,家具等领域。
但是,聚丙烯本身就是一种易燃材料,一旦发生火灾,将严峻危害人体生命财产的平安,因此聚丙烯的阻燃改性尤为重要。
目前,在绿色环保的背景下,无卤,低烟,防滴膨胀阻燃剂仍是阻燃聚丙烯材料的主要添加剂。
然而,由于膨胀型阻燃剂与聚丙烯基质之间的相反极性和相容性差,膨胀型阻燃剂在聚丙烯基质中的团聚严峻,这极大地损害了材料的阻燃性和机械性能。
因此,如何提高阻燃剂在聚丙烯基体中的分散性始终是学术界和工业界的难题。
止匕外,如何设计和制备一种超轻,超强,高阻燃聚丙烯泡沫具有重要意义。
在早期制备具有高阻燃性能的聚丙烯材料的基础上(RSC advo, 2021,6,112184),通过以下方法制备了具有超轻,超强和高阻燃性能的聚丙烯泡沫。
超临界二氧化碳发泡技术结合单向通风法,产量可达0.56ms-l左右。
聚丙烯泡沫具有独特的结构,如甘蔗和骨头等材料一般表现出明显的各向异性结构,可撕成“泡沫花’。
另外,制备的聚丙烯泡沫的密度仅为0.08gcm-3,但它的重量可以比自身重30,000倍,并且其比强度(高达1813MPa/ (gcm-3))许多高于已知文献中报道的聚合物泡沫。
此外,聚丙烯泡沫在受益于匀称分散的膨胀阻燃剂的—1 —条件下也具有优异的阻燃性能。
例如,在水平燃烧试验中,火焰可以在2s内自熄。
止匕外,在上述工作的基础上,通过超临界二氧化碳发泡技术进一步讨论了不同双轴拉伸力对阻燃剂基材的影响。
结果表明,通过结合超临界二氧化碳在聚合物熔体中的塑化和传质以及在此过程中的双轴拉伸,可以有效地改善耐火填料(/阻燃剂)在聚合物基体(/聚丙烯)中的分散。
泡沫增长。
同时,在讨论成果的基础上,采纳热压消泡技术胜利制备了聚丙烯材料优异的阻燃性能和力学性能。
-2 —。
` 盐城工业职业技术学院
毕业论文(设计)
题 目: 聚丙烯阻燃改性及其性能分析 姓 名: 帅鑫 学 号: 11202016 专业班级: 材料1101 指导教师: 张宝明
二○ 年 月 目 录 1、选题申请表 2、开题报告 3、调查主要内容 4、数据整理、分析方法 5、指导教师修改意见及评语 6、毕业论文(设计)定稿(此部分为主要内容) 7、毕业论文(设计)质量评价表 8、毕业论文(设计)评审表(成绩) 9、材料要求双面打印,装订线在左侧。 注:以上1~8为材料装订顺序。 毕业论文(设计)选题申请表 选 题 聚丙烯阻燃改性及其性能分析 申请人 帅鑫 专业、班级 材料1011 学号 11202016 指导教师姓名
张宝明 职 称 助教
单 位
盐城工业职业技术学
院
职 称
指导教师意见
指导教师签字: 年 月 日
教学系部意见
领导签字: 年 月 日
学院意见
学院答辩委员会主任签字: 年 月 日 毕业论文(设计)开题报告 题目:聚丙烯阻燃改性及其性能分析
二○一二 年 十二 月 说 明 一、开题报告包括下列主要内容: 1、论文题目及题目来源 2、选题的目的和意义; 3、选题的国内外研究概况和趋势 4、论文(设计)写作的指导思想及技术方案(研究方法); 5、论文(设计)的基本框架; 6、主要参考文献(不少于5篇); 7、指导教师意见; 8、毕业论文开题报告评议结果; 9、学院意见。 二、开题报告在批准选题报告后进行; 三、开题报告由教研室组织评议,并填写“毕业论文开题报告评议结果”。经教研室主任签字,报学院批准后实施。 四、此表不够填写时,可另加附页。 一、论文(设计)题目 聚丙烯阻燃改性及其性能分析 题目来源 自选 二、选题的目的和意义 聚丙烯是五大类通用塑料之一,由于其原料来源丰富、价格便宜、易于加工成型、产品综合性能优良,因此用途非常广泛,已成为通用树脂中发展最快的品种。但聚丙烯本身属于易燃材料,其氧指数仅17.4~18.5,并且成炭率低,燃烧时产生熔滴,容易传播火焰引起火灾,使其应用存在不安全因素[1]。随着聚丙烯在建筑、汽车、船舶和电器绝缘材料等行业的需求扩大,人们对其阻燃改性提出了新的要求。因此,世界上很多国家己经制订了日趋严格的试验标准和应用规范。在研究领域中投入了大量的人力、财力和物力,企图寻找各种可靠的阻燃方法[2]。
三、选题的国内、外研究概况和趋势(设计只介绍相应产品的用途、作品的应用等信息)+阻燃 1.国内的研究概况和水平 聚丙烯(PP)是三大通用塑料之一,具有生产 成本低,综合力学性能好,无毒、质轻、耐腐蚀、电气性能好、易加工、易于回收等诸多优点,被广泛地用于化工、化纤、建筑、轻工、包装等领域[3]。尤其是近年来,随着国内聚丙烯聚合技术的不断发展,聚丙烯材料的力学性能、光洁性等都得到了更大提高,使其可以与部分工程塑料相媲美,从而被更广泛地用于家电、汽车、民用建筑等行业。但由于聚丙烯属易燃材料,随着其大量的应用,由此而带来的火灾危险性也就越来越大,为了避免这种情况的发生,保证人民的生命、财产安全,赋予聚丙烯材料阻燃性能是十分重要和必要的,这也是目前有关聚丙烯阻燃化研究十分活跃的重要原因之一[4]。 2.国外的研究概况和水平
随着聚丙烯在建筑、汽车、船舶和电器绝缘材料等行业的需求扩大,人们对其阻燃改性提出了新的要求。因此,世界上很多国家已经制订了日趋严格的试验标准和应用规范。在研究领域中投入了大量的人力、财力和物力,企图寻找各种可靠的阻燃方法。各国都颁布标准和法规,聚丙烯的阻燃技术受到了较为普遍的重视,投入了大量人力、物力进行研究开发工作。2003年2月,欧盟出台了两个禁令,它规定自2006年1月1日起,在欧盟国家销售的所有电子电气设备,不能含有多溴联苯及多溴[5]。
四、论文写作(毕业设计)的指导思想及技术方案(研究方法) 随着聚丙烯在多行业的需求扩大,人们对其阻燃性能提出更高的要求,在很多场合都要求对其阻燃改性。现在有许多技术可赋予高分子材料以阻燃性,其中最有实用价值和目前已获大规模工业应用的方法,是在被阻燃材料混配时加入添加型阻燃剂或在合成高聚物时加入反应型阻燃剂。 通过添加阻燃剂是阻燃PP的有效途径。近80%的国内改性塑料用阻燃剂为含卤阻燃剂,其中以多溴二苯醚和多溴联苯类物质为代表。溴系阻燃剂效率高、用量少,对材料的性能影响小,并且溴系阻燃剂价格适中。与其它类型的阻燃剂相比,溴系阻燃剂效能/价格比更具有优越性,我国供出口电子电气类产品中70%~80%都用此类阻燃剂。但是,近年来欧盟一些国家认为溴系阻燃剂燃烧时会产生有毒致癌的多溴代苯并恶瑛(PBDD)和多溴代二苯并呋喃(PBDF)。欧盟出台了禁令,在欧盟国家销售的所有电子电气设备,不能含有多溴联苯及多溴二苯醚。
阻燃剂的种类众多,其用量和性能都各自不同,需要在不同的情况下选用不同的阻燃剂。现如今,聚丙烯的阻燃剂正向着高效、低烟、绿色、环保和低成本的方向发展。
本文用的哪种阻燃剂,介绍
六、论文(设计)的基本框架(结构) 第一章 绪论 第二章 阻燃剂的种类及应用 2.1 卤素阻燃剂 2.2 氢氧化物阻燃剂 2.3 膨胀阻燃剂 2.4 纳米碳管阻燃剂 2.5 有机硅阻燃剂 第三章 实验部分 3.1 实验前准备 3.1.1 主要原料 3.1.2 实验主要仪器与设备 3.2 实验过程 3.2.1 试样制备 3.2.2 性能测试 第四章 结果与讨论 4.1 阻燃剂含量对PP力学性能的影响 4.2 阻燃剂品种对PP阻燃性能的影响 4.3 不同PP阻燃体系热稳定性的研究 第五章 结论 参考文献 致谢
七、主要参考文献(5篇以上) [1] 马志领, 范聪, 马鑫. 钛酸酯偶联剂在膨胀型阻燃聚丙烯中的偶联作用[J].中国塑料. 2011,10(2): 18-22 [2] 朱国强, 董铭, 顾志宏 . 阻燃性软质聚氨酯泡沫塑料的研制[J]; 聚氨酯工业2006年,01(5):10-14 [3] 刘小梅, 钱玉英, 邱优香, 陈俊, 郑德 . β成核剂对红磷阻燃PP材料的影响[J];塑料工业2009,10(1):11-15 [4] 许普,李志强,刘慧杰.聚丙烯阻燃化研究进展[J];当代化工2004,12(6):22-25 [5] 中国消防在线 . 我国溴系阻燃剂生产结构、发展新动向;中国消防在线 2007,5, 17
七、指导教师意见 指导教师签字: 年 月 日 八、毕业论文(设计)开题报告评议意见
教研室主任签字: 年 月 日 九、学院意见
学院答辩委员会主任签字: 年 月 日 调查的主要内容 填写与论文题目相关的调查材料或设计的相似品种的技术规格、风格特征、用途等。 随着全球环保意识的日益加强,人们对塑料制品的阻燃要求越来越高,无卤、低烟、低毒的环保型阻燃剂已成为人们追求的目标。目前国内塑料改性用阻燃剂近80%为含卤阻燃剂,其中以多溴二苯醚和多溴联苯类物质为代表,溴系阻燃剂效率高、用量少,对材料的性能影响小,且价格适中。和其它类型的阻燃剂相比,其效能、价格比更具有优越性。
我国供出口电子电气类产品中70%~80%都用此类阻燃剂。但溴-锑阻燃体系在热裂解及燃烧时会生成大量的烟尘及腐蚀性气体,而且近年欧盟一些国家认为溴系阻燃剂燃烧时会产生有毒致癌的多溴代二苯并二噁烷(PBDE)和多溴代二苯并呋喃(PBDF)。
应用多种阻燃剂协效阻燃,提高 PP 的阻燃性能是研究的重点。PP 无机阻燃剂无毒、无腐蚀,燃烧时不造成二次污染,但其添加量大,对制品的加工性能和物理、力学性能有较大的影响,可通过探究其表面改性机理来解决此缺陷。另外,开发无卤、低烟、低毒、高效的新型阻燃剂是目前阻燃研究的发展趋势,需要开发新的阻燃剂品种,使其与 PP 之间有良好的相容性,或者提高现有阻燃剂的稳定性。未来阻燃剂将向功能化方向发展,各种增效剂的应用将使复配技术得到进一步发展。
数据整理、分析方法(设计思想、原则) 分别将氢氧化镁Mg(OH)2和三氧化二锑Sb2O3加入高速混合机中混合,然后将偶联剂NDZ201的异丙醇溶液逐渐滴加到高速混合机内。将PP、阻燃剂氢氧化镁、PNPID/三氧化二锑Sb2O3复合阻燃剂、DBDPE/三氧化二锑复合阻燃剂及MMT按一定配比,在双螺杆挤出机上进行熔融挤出造粒,然后在注射机中注射成型。Mg(OH)2作填充剂,使可燃性高聚物的浓度下降; 在300℃以上脱水吸热,抑制高聚物的温升Mg(OH)2脱水放出的水汽稀释可燃性气体和氧气的浓度,可阻止燃烧; Mg(OH)2脱水后可燃物表面生成金属氧化物保护层;起隔离作用,阻止继续燃烧。十溴二苯乙烷:是一种使用范围广泛的广谱添加型阻燃剂,其溴含量高,热稳定性好,抗紫外线性能佳,较其他溴系阻燃剂的渗出性低。
指导教师对毕业论文(设计)修改意见及评语