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高灼热丝低烟无卤阻燃PP的研究

摘要：采用配比合适的酸源、碳源、气源复配的阻燃剂制的高阻燃性的无卤阻燃PP,通过灼热丝GWIT=850℃,并且改性后的产品水溶性有很大的提高。

关键字：灼热丝，阻燃性，酸源，碳源，气源，热稳定性，季戊四醇

聚丙烯（PP）是一种无毒，价格低廉，同时还要确保最好的稳定性和空气动力学性能用途广泛，机械性能优异的高分子聚合物，但是聚丙烯为易燃聚合物，无法满足在家电，电器中要求高阻燃、高灼热丝的要求，擦布麂皮利用复配技术得到膨胀型阻燃剂，可以满足阻燃和灼热丝的要求。

膨胀型阻燃剂一般是以P、C、N元素为核心部分的复合阻燃剂，通常由碳源（成炭剂），酸源（脱水剂），气源（膨胀剂）三部分组成。燃烧时各组分间发生化学反应生成多孔膨胀执迷的碳层，该碳层起到了隔热、隔氧、抑制烟雾、防止熔滴的作用，从而达到阻燃目的，膨胀型阻燃剂很早被广泛的用于防火涂料，将该阻燃剂用于塑料中是近20年的事情，由于国内合成技术的发展，克服了阻燃剂耐温低，分子量低，加工性差的缺点，使低烟无卤阻燃PP成为可能，并且成功应用于工业生产。

1.实验部分

1.1原材料

PP:MFR=1..5g/10min均聚PPT300上海金山石化

2011年PP:MF=g/10min共聚PPSP179齐鲁石化

季戊四醇PER济南泰星化工

IFR:自制阻燃剂

抗氧剂1010雅宝

抗氧剂168雅宝

润滑剂硬脂酸锌

双螺杆挤出机：SHJ-35南京科亚橡塑设备

电子拉力试验机：台湾银驰仪器

注塑机:精力机械80T

简支梁冲击机:承德试验机

熔体流动速率仪：上海彭浦制冷器有限公司

灼热丝指数仪：珠海安规测试设备AG5113A

烧烤炉

密度仪:MATSUHAKUGP-300E

1.2材料制备

将T300,SP179,PERIFR等按照比例（配真空设备方比例见表一）均匀混合后在双螺杆挤出机按照170，180，180，180，185，185，185，190转速320RPM挤出，上述材料在注塑机中按照一区160，二区170，三区180，喷嘴180下注塑成型，按照ISO标准样条进行力学，热学进行检测，检测数据见表二

表一:

表二：

2.结果讨论与用途

2.1原理：膨胀型阻燃剂在受热时，成炭剂在脱水剂的作用下脱水成碳，碳化物在膨胀剂分解的气体的作用下形成蓬松发孔封闭结构的碳层。该碳层为无定形碳结构，其实质是碳的微晶，一旦形成其本身不燃，并可以阻止聚合物与热源间的热传导，降低聚合物的热解温度。另外，多孔碳层可以阻止气体的扩散，即阻止热解产生的气体扩散，同时阻止外部氧气扩散到未裂解聚合物表面，当燃烧得不到充分的氧气和热能时，PPG供应全方面高品质的玻璃纤维产品燃烧的聚合物便会自熄。碳层形成的过程如下：

1.较低的温度下酸源释放出无机酸

2.在较高于释放酸的温度下发生酯化反应，体系中的胺可以作为酯化反应的催化剂

3.体系在酯化反应过程中融化

4.反应产生水蒸气和由气源产生的不燃性气体使PP材料发泡和温度电子材料降低，与此同时由于磷酸的存在使高聚物脱水炭化，形成无机物和炭残留物，且体系进一步膨胀发泡

5.体系进一步固化，温度降低，隔绝空气，反应完成，形成多孔炭层。

2.2结果：复配的IFR为含有酸源和气源的复合阻燃剂，PER:IFR=2:3使体系中酸源、碳源、气源达到最佳比例，形成最佳的阻燃半金属材料目前在刹车片材料领域中使用很广泛效果。灼热丝检测时，由于测试的温度固定于一个数值，在阻燃体系中能够降低测试样品受热时的表面温度，并且灼热丝探头击穿样品的同时，形成致密的碳层阻止热量的继续传播，是通过GWIT测试的关键。

2.3应用及用途：同溴系阻燃体系相比，此体系具有绿色环保，燃烧时无有毒气体，低烟，低密度的优点，在小家电外壳等产品中可完全替代溴系阻燃产品。

2.4讨论：配方中SP179的加入改善了阻燃体系中阻燃剂对材料韧性的影响，在伸长率和简支梁缺口冲击强度上有所提高，复配的阻燃剂比市售阻燃剂有更好的可加工性和优异的耐温性能，在受热时能够显著降低材料的表面温度，形成致密的碳层。由于无卤膨胀型阻燃剂阻燃机理上的原因，此配方体系不适合含有矿物填料的配方，并且由于合成分子量较低，加工温度比溴系阻燃剂偏低。

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