论文部分内容阅读
传统膨胀阻燃体系由于具有易吸潮、热稳定性差、易迁移等缺点,实际应用范围受到了很大的限制。为了提高膨胀阻燃体系的耐水性,本论文设计合成了一种新型大分子三嗪系成炭-发泡剂,并将其与聚磷酸铵(APP)和Si02复配成新型膨胀阻燃剂(IFR),用于聚丙烯(PP)材料的阻燃研究。以三聚氯氰、乙胺和哌嗪作为反应物,丙酮和水作为溶剂,氢氧化钠作为缚酸剂,成功合成了一种含有疏水基团的三嗪系共聚物,称为N-乙基三嗪-哌嗪共聚物(ETPC)。通过傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、固体碳核磁分析(13C solid state NMR)和元素分析(MLA)表征了产物的化学结构。测试了产物在常见有机溶剂中的溶解性,结果表明,ETPC被有效合成,并具有良好的抗溶剂性。采用热失重分析(TGA)研究了ETPC的热降解行为,结果表明,ETPC初始分解温度(5%质量损失)达331℃,700℃时残炭量为21.3%。接触角测试结果表明,ETPC的接触角为107。,具有一定的疏水性。将由ETPC、APP和Si02复配而成的新型IFR加入到聚丙烯中,来获得具有耐水阻燃性能的聚丙烯材料。氧指数测试和垂直燃烧实验结果表明,膨胀阻燃聚丙烯(IFR-PP)材料具有良好的阻燃性能。当新型IFR的添加量为24份时,1.6mm厚的IFR-PP材料经水处理后仍然能够通过垂直燃烧UL-94V-0级别,氧指数达33.5%,经水处理后的材料垂直燃烧级别无变化,氧指数降低不大,能够满足对材料的阻燃和耐水性要求。对IFR-PP材料的机械性能测试结果表明,IFR的加入,对材料的力学性能影响不大。对新型IFR进行的接触角测试和对IFR-PP材料进行的X射线光电子能谱分析(XPS)结果表明,新型IFR的接触角为103°,表现出良好的疏水性,主要原因是由于含有疏水基团的ETPC的加入,对亲水性很强的APP进行了表面包覆,XPS实验结果也证明了这一结论。水煮实验中材料经水处理后的质量损失率结果表明,IFR-PP材料具有较低的水抽出率,添加24份新型IFR的1.6mm厚和3.2mm厚IFR-PP样条的水处理后的质量损失率分别为0.26%和1.08%。通过锥形量热分析(CONE)对材料的燃烧行为进行表征,结果表明,相对于纯PP材料,IFR-PP材料的热释放和烟释放等参数(HRR,THR,SPR和TSP)均有了很大程度的降低且在CONE测试后形成了大量高质量的炭残留物,说明IFR的加入有效的提高了PP材料的阻燃性能。阻燃PP材料的TGA测试结果表明,水处理前后的IFR-PP材料均具有较高的热稳定性和成炭能力。通过扫描电镜对水煮前后阻燃PP材料CONE测试后的残炭形貌分析表明,形成的炭层膨胀致密,形成了交联的网状结构,很好的保护了内部聚合物材料,内部的炭层致密连续,有效提高了材料的阻燃性能。