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聚丙烯(PP)因其原料来源丰富,价格低廉,生产工艺简单,综合力学性能优良等特点,得到了广泛应用。然而聚丙烯极易燃烧,其极限氧指数仅为17~18%,成炭率极低,燃烧速率快且释放热量大,同时伴随大量熔滴,这些缺点极大地限制了其应用范围。因此,开发阻燃性能优异的聚丙烯产品具有十分重要的实际意义。为此,本文采用熔融共混法制备了三种阻燃效果优良的聚丙烯复合材料,并对其综合性能和相关作用机理进行深入研究。一、将聚磷酸铵(APP)、环氧树脂包覆聚磷酸铵(EP-APP)、硅烷包覆聚磷酸铵(Si-APP)三种酸源与季戊四醇(PER)复配,制备了膨胀型阻燃聚丙烯(FR-PP)复合材料。研究表明:IFR的加入能有效抑制聚丙烯的燃烧,其中Si-APP与PER复配阻燃聚丙烯效果最好。囊材聚硅氧烷能有效改善APP的阻燃效果,当Si-APP与PER质量比为3:1,总用量20 wt%时,阻燃聚丙烯极限氧指数达到30.2%,垂直燃烧等级通过UL94 V-0级。此外,协效剂SiO2和ZnB均可以有效提高PP/Si-APP体系的阻燃效率,二者均有促进阻燃聚丙烯体系的成炭,同时提高聚丙烯在高温下热稳定性的作用,其中SiO2协效作用更好。二、将聚丙烯、磷-氮复配膨胀型阻燃剂SR201A和有机改性蒙脱土(OMMT)通过双螺杆熔融挤出的方法制得了阻燃聚丙烯复合材料,并考察阻燃体系添加量以及阻燃组分配比对复合材料阻燃性能的影响。研究表明:阻燃剂SR201A和OMMT具有较好的协同阻燃作用,当SR201A和OMMT复配,添加量分别为20 wt%和5 wt%时,阻燃样品的阻燃效果最优达UL 94 V-0级,LOI达到36.8%。这主要归因于OMMT在燃烧过程中能够逐渐迁移并沉积在材料表面,与SR201A分解形成的炭质颗粒结合,形成更为致密的炭层,进而增强阻隔作用,使复合材料的阻燃性能更加优异。三、将磷-氮复配膨胀型阻燃剂SR201A和市售溴-锑系阻燃母粒M进行复配,制备低溴、高阻燃的聚丙烯复合材料。研究结果表明:阻燃剂SR201A和溴-锑系阻燃母粒M有一定的协同阻燃作用。当SR201A和M复配,添加量分别为16 wt%和4 wt%时,阻燃体系的阻燃效果最优,可使复合材料垂直燃烧等级通过UL 94 V-2级、LOI达到31.4%。分析认为SR201A/M阻燃体系同时通过凝聚相中的成炭机理和气相中的自由基机理发挥阻燃作用。同时,PP/SR201A/M复合材料的力学性能也力学性能有所改善,当阻燃剂总添加量为20 wt%时,PP/SR201A/M复合材料较PP/SR201A体系的缺口冲击强度和弯曲强度分别提高22.4%和14.9%。此外,添加协效剂ZnB和ZnO均可有效提高复合材料的阻燃效率,促进气相阻燃作用,并且有利于材料燃烧过程中炭层的固化、致密化。