论文部分内容阅读
聚磷酸铵(APP)因其自身存在着极性大、吸湿性强、易水解及与聚合物相容性差等缺点,限制其广泛应用。本论文采用低表面能的硅树脂对APP进行表面改性,并将其与实验室自主研发的三嗪系成炭-发泡剂(CFA)进行复配,用于聚丙烯(PP)的阻燃改性并研究了材料的性能。本文首先以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对APP表面进行化学修饰,然后用预先水解后的正硅酸四乙酯在其表面发生原位聚合,最后用十七氟癸基三乙氧基硅烷进行外表面修饰,制备改性聚磷酸铵(MAPP-1)。通过静态接触角(WCA)表征了MAPP-1的润湿性能,其接触角达到了134°,表现出很好的疏水性能。将MAPP-1与CFA以质量比4：1进行复配得膨胀型阻燃剂(IFR)并添加到PP中,制备阻燃PP (PP/MAPP-1/CFA)材料。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和锥形量热(CONE)测试研究了材料的阻燃性能及燃烧行为,采用热重分析(TGA)技术研究了材料的的热降解行为,通过在70℃下水煮168h的耐水测试研究了阻燃PP材料的耐水性能,通过拉伸、弯曲和冲击强度的测试研究了材料的力学性能,通过扫描电镜(SEM)研究了阻燃剂与聚合物的相容性。结果表明：当IFR的添加量为23wt%时,1.6mm厚度的阻燃PP样条通过垂直燃烧V-O级测试,LOI值达30.8%；且经过耐水测试后,材料依然能通过垂直燃烧V-0级测试,且其质量损失率仅为0.92%。但在相同实验条件下,PP/APP/CFA体系经耐水测试后样条在垂直燃烧测试中无级别,且质量损失率达到了2.45%,表明APP的疏水改性大大提高了阻燃PP材料的耐水性能。TGA和CONE数据表明,APP的改性并没有改变材料的热降解行为,但降低了材料的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)降低。SEM及力学性能测试表明,APP的改性使得阻燃剂与聚合物的相容性得到提高,从而提高了材料的力学性能。由于上述的疏水改性体系中需要引入少量的水,使得APP部分水解。为了进一步提高APP的疏水性能,本论文同时以KH550对APP表面进行化学修饰,降低APP的表面极性,然后用低表面能硅树脂进行化学改性,制备改性聚磷酸铵(MAPP-2)。润湿性能测试表明,MAPP-2和IFR(由MAPP-2与CFA组成)的接触角分别为148°和144°,表现出更优异的疏水性能。将该IFR添加到PP中制备阻燃PP (PP/MAPP-2/CFA)材料,并对其性能进行了研究。测试结果表明：当IFR的添加量为22wt%时,1.6mm厚的阻燃PP样条通过垂直燃烧V-O级测试,LOI达到了31.7%,且经过耐水测试后,材料依然能通过V-O级,其质量损失率仅为0.85%,表明MAPP-2可以很好的提高材料的耐水性能。CONE和TGA结果表明,APP的改性不仅使阻燃PP的HRR和THR降低,而且使材料的热稳定增加。阻燃材料的表面及断口SEM和力学性能测试结果表明,IFR与PP的界面结合较好,从而提高了阻燃PP的耐水和力学性能。