一种提高PP阻燃性能和耐热稳定性的阻燃剂

一种提高PP阻燃性能和耐热稳定性的阻燃剂

        聚丙烯（PP）因为优良的加工能力、突出的机械性能和较低的造价等优势而被普遍用以很多行业。但是，本身的易燃性是聚丙烯具备的首要缺陷，这严重的局限其在一些须要高阻燃性能的方面的应用。因而，提高PP的阻燃性能刻不容缓。

科研人员制取新型季戊四醇磷酸酯（PETBP）阻燃剂，用以改性聚丙烯（PP）的阻燃性能能与耐热稳定性能。研究结果显示：PETBP可明显提高PP的阻燃性能和耐热稳定性，当PETBP的含量为25.0wt％时，PP/PETBP复合材料的LOI检测结果可实现29.5％，UL-94实现V-0级别；另外，相比于纯PP，复合材料的热释放速率峰值（PHRR），总放热量（THR），平均质量损失率（平均MLR），烟雾产生率（SPR）和总烟气产量（TSP）等均大幅度降低。制取完毕后，研究人员先利用傅立叶变换红外光谱（FTIR），固态13C核磁共振（13CNMR），31P核磁共振和元素分析（EA）对化合物的结构进行表征，说明其成功制取；随后将其与PP共混制取复合材料，利用极限氧指数检测（LOI），垂直燃烧检测（UL-94V），锥形量热检测（CCT），热重分析（TGA）和TG-FTIR研究了PETBP对聚丙烯（PP）阻燃性能和耐热稳定性的影响。

检测结果显示，纯PP的起始重量损失出现在269℃，最高重量损失率为337℃，700℃时没留残渣。在加入PETBP的情形下，复合材料在290℃进行分解，这可能是与笼状双环磷酸盐的断裂和紧密膨胀的焦炭的产生相关。PETBP残留在700℃的焦炭残渣高达51.7wt％，说明PETBP具备突出的成形能力。针对PP/PETBP混合物，起始分解溫度（Ti，定义为出现5％质量损失时的溫度）和最高分解溫度（Tmax）分別为295℃和372℃，分別比纯PP提高26℃和35℃；700℃残炭为9.3wt％。

这可以利用下述证据来表述：当加熱到290℃以上时，PETBP被分解，环化和交联产生连续的膨胀焦炭，其将热量，氧气和热解产物转移分离，进而避免 了基体的分解，显着提高了混合物的耐热稳定性。

研究人员经过CCT检测对材料的燃烧特性完成评诂，纯PP在点燃后猛烈燃烧，在175s处发生尖锐的放热峰，PHRR值达到815.2kW/m2，并在455s内烧完。不过，经过添加25wt％的PETBP，混合物的PHRR，THR，平均质量损失率（av-MLR），烟雾形成率（SPR）和总烟雾形成量（TSP）显着减少。PP/PETBP混合物的PHRR，THR，av-MLR和TSP各自为236.4kW/m2，82.3MJ/m2，0.029g/s2m2和12.2m2，各自降低71.0％，30.8％，66.7％和14.7％，其原理主要是因为膨胀炭的快速迅速。当PP被点燃和燃烧时，PETBP可以立即形成致密的膨胀焦炭，这可以有效的降低热量和可燃气体产物转移，进而保护衬底不受燃烧。此外，检测结果显示，与APP/PER和MPP/TBM相比，PETBP具备更佳的阻燃性。其原理主要是源于，在燃烧环节中，PETBP可以淬灭PP链断裂的自由基，而且可以在基体材料上形成持续致密的膨胀焦炭，进而有效的延缓PP的降解和燃烧。

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