聚丙烯阻燃性能的研究+文献综述(8)
根据表3.3的数据可以看出，在添加了5%聚磷酸铵之后拉伸强度明显降低；在添加量从5%-10%之间，聚丙烯的拉伸强度下降较为缓慢；当聚磷酸铵添加量大于10%时之后，聚丙烯阻燃材料试样的拉伸强度下降速率显著加大，在添加30%的聚磷酸铵时聚丙烯的拉伸强度仅为7.55，比空白的聚丙烯材料拉伸强度下降了72%。从这一拉伸强度变化趋势可以看出聚磷酸铵对聚丙烯材料的拉伸强度的影响过大，若聚磷酸铵添加量过多，将严重影响聚丙烯材料的力学性能。
3.3 小结
在这部分分别研究了氢氧化镁、季戊四醇、聚磷酸铵与聚丙烯材料单组分阻燃剂的阻燃性能及力学性能的影响，可以得到以下三点结论：
（1）相比三种阻燃剂，添加了氢氧化镁的PP材料氧指数比季戊四醇、聚磷酸铵都较低一些，但是它们各自制备的聚丙烯材料即使添加量达到30%，氧指数最高的为23.8，阻燃性能一般。
（2）在力学性能方面，它们三者所制备的聚丙烯材料拉伸强度由大到小分别是：氢氧化镁、季戊四醇、聚磷酸铵。当添加量达到30%时，力学性能都十分弱，尤其是聚磷酸铵急剧下降到7.55MPa。
（3）总的来看，它们三者若独立制备聚丙烯材料，阻燃性能不好，力学性能也达不
到要求，在实际应用当中难以使用。
4 二元复合阻燃体系的研究
4.1 引言
燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响和制约因素，将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的，一种阻燃体系往往是几种阻燃机理同时起作用。
从上一部分得到的结论可以知道，这三种阻燃剂如果单独添加与聚丙烯材料的阻燃效果并不明显，所以在这部分实验中，我们分别将上面三种阻燃剂进行二元复配做阻燃研究。其中有聚磷酸铵/季戊四醇二元复配IFR体系、聚磷酸铵/氢氧化镁复配、季戊四醇/氢氧化镁复配。
磷-氮膨胀型阻燃剂(IFR)是一种具有良好应用前景的无卤阻燃剂，近年来越来越受到重视。IFR体系主要由三部分组成：炭化剂(炭源)，炭化催化剂(酸源)和膨胀剂(气源)。IFR体系在受热时，炭化剂在炭化催化剂作用下脱水成炭，与此同时，在膨胀剂分解产生的气体作用下将炭层吹起而形成蓬松的炭层。添加IFR的聚合物在燃烧时会在其表面上形成一层均匀的膨胀炭层，此炭层具有较好的隔热，隔氧，抑烟，防熔滴等功能，从而起到较好的阻燃作用。目前，PP的膨胀型阻燃研究主要集中在多聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(或其磷酸酯)[19]。
根据上面所做实验，我们将氢氧化镁、季戊四醇、聚磷酸铵按3：1的比例先进行两两复配，然后分别将PP和复配好的阻燃剂分别按质量比100/0、95/5、90/10、80/20、70/30混合均匀后合制备，通过加入塑料注射成型机运用模具成型，烘干制样后进行氧指数及拉伸强度的测试，剩下的试样条贴上标签，保留待用。
4.2 聚磷酸铵/季戊四醇二元复合体系的阻燃性能及力学性能分析
在本部分实验中，分别将聚磷酸铵/季戊四醇作为二元复合阻燃添加剂用于聚丙烯材料的阻燃性能研究。在添加了IFR的聚合物燃烧时，具有良好的阻燃效果，在报道的文献中也最为常见。
将含有添加阻燃剂的试样按照所占百分含量从小到大标为S0、S1、S2、S3、S4。
聚磷酸铵/季戊四醇二元复合阻燃材料测试结果如表4.1所示。聚磷酸铵/季戊四醇复配制备的聚丙烯材料氧指数图如图4.1所示。
通过研究分析表4.1的测试结果，我们可以明显的看出在APP和PER二元复配的阻燃效果十分显著，尤其是当复配比例为30%时氧指数达到35.8，超过32，属于难燃材料。通过观察实验现象发现本组实验燃烧会生成黑炭层，而且氧指数较大，我对此产生疑问。带着疑问查阅相关文献知道，APP与PER复合材料受热时，炭化剂在炭化催化剂作用下脱水成炭，炭化物在膨胀剂分解的气体作用下形成蓬松有孔封闭结构的炭层。该炭层为无定型碳结构，其实质是碳的微晶，一旦形成，其本身不燃，且可以阻止聚合物与热源间的热传导，降低聚合物热降解程度。另外多孔炭层可以阻止气体扩散，同时阻止外部氧气扩散到聚合物表面。一旦燃烧得不到足够的燃料和氧气，燃烧的聚合物便会自熄。所以本组实验在添加量为30%时，阻燃性能非常好。
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