聚丙烯(PP)是目前使用量最大的三大通用塑料之一,其广泛应用于建筑、电器等方面。PP主链为简单的C-H结构,基体中不存在阻燃元素,非常容易燃烧,极限氧指数(LOI)仅为18%,且燃烧时伴有大量的可燃熔滴和有毒烟雾产生,增加了火灾危险性,极大的限制了它的应用,因此,PP阻燃性能的研究十分迫切,协效阻燃和纳米阻燃具有阻燃效率高的特点,因此协效阻燃和纳米阻燃已经成为PP阻燃研究领域的一大热点。本文把水铝英石作为协效剂和阻燃剂对聚丙烯阻燃性能的影响进行了研究。(1)以水热合成法合成了水铝英石(ALL),通过X射线衍射(XRD)和傅立叶红外光谱(FT-IR)表征了目标产物水铝英石的结构。将ALL与传统膨胀型阻燃剂IFR复配,采用熔融共混法制备了PP/IFR/ALL复合材料。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热测试(CONE)和热重分析(TGA)分析了PP/IFR/ALL复合材料的阻燃性能和热稳定性。实验结果表明水铝英石的加入可以提高PP的极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)级别;锥形量热(CONE)测试表明,PP/IFR/ALL复合材料的热释放速率(HRR)、最大热释放速率(PHRR)和质量损失速率(MLR)均明显的低于PP/IFR体系和纯PP。热重分析(TG)结果表明,2wt%的水铝英石的加入可以提高PP的热稳定性和高温下的残炭量,相比于PP/IFR残炭量提高了大约7%。通过极限氧指数(LOI)和锥形量热(CONE)测试后的数码照片以及锥形量热(CONE)测试后残炭的扫描电镜(SEM)照片都可以看出,水铝英石的加入可以促进较均匀和致密的膨胀炭层的形成。以上结果表明,添加一定量的水铝英石可以有效的与膨胀型阻燃剂IFR协同阻燃聚丙烯。力学性能和耐水性能测试表明,水铝英石的加入还可以提高PP/IFR复合材料的拉伸强度、冲击强度和耐水性能。(2)利用本课题组前期合成的一种三嗪成炭剂(PTPA)与聚磷酸铵(APP)按一定比例复配成新型膨胀阻燃剂(n IFR)与水铝英石协同阻燃PP。当向含有20wt%n IFR的PP/n IFR体系中添加少量(2wt%)水铝英石时,体系的阻燃性能显著提高,PP/n IFR的极限氧指数(LOI)达到33,热释放速率(HRR)下降明显。为了了解产生这种阻燃效果的成因,对PP、PP/n IFR和PP/n IFR/ALL体系进行了热重分析,并通过扫描电镜对残炭的形貌进行了表征。结果表明,水铝英石可以提高PP/n IFR的热稳定性,促进连续且更加致密的炭层的形成。同时,水铝英石的加入使力学性能也有了一定的提高。(3)合成了对螺环磷酸酯二酰氯(SPDPC),并将其与水铝英石反应合成水铝英石接枝对螺环磷酸酯二酰氯(ALL-g-SPDPC),并通过傅立叶红外光谱表征了其结构。采用熔融共混法制备了PP/ALL和PP/ALL-g-SPDPC复合材料。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧等级(UL-94)、锥形量热(CONE)和热重分析(TGA)对其阻燃性能和热稳定性进行了研究。实验结果表明,不论是ALL还是ALL-g-SPDPC都可以提高PP的阻燃性能和热稳定性,而ALL-g-SPDPC提高的程度明显大于ALL。