表面活性剂改性金属氢氧化物在聚丙烯阻燃剂中的应用研究(2)
3.1.1 表面活性剂种类的影响 12
3.1.2 司班系列表面活性剂的用量对悬浮体积的影响 12
3.1.3 改性时间的变化对悬浮体积的影响 14
3.1.4 改性温度对悬浮体积的影响 14
3.2 表面改性氢氧化铝的性能表征结果分析 15
3.2.1 接触角结果分析 15
3.2.2 粒度分析 17
3.2.3 红外分析 19
3.2.4 TG-DSC分析 21
3.3 改性聚丙烯试样性能表征结果分析 23
3.3.1 氧指数的分析 23
3.3.2 拉伸强度的分析 25
4 结论 27
1 绪论
1.1 引言
聚丙烯的英文名称为Polypropylene(PP)，分子式是(C3H6)n，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。聚丙烯( PP) 是用途最广的通用型热塑性塑料，由丙烯自由基聚合而成，在合成过程中因为所用催化剂的不同，大分子链上的甲基排列不同，可分为等规、间规和无规聚丙烯[1]。
聚丙烯一种极易燃烧的高分子材料，燃烧时释放大量的热量，燃烧的速度很快，且伴有滴落的现象，一旦出现火灾不易控制 ;同时燃烧产生大量的黑烟和一些带有刺激性的气体，对人生命安全和财产造成巨大的损失，从而影响了它的适用范围[2]。
聚丙烯( PP) 是发展最快的通用树脂, 它具有耐化学药品性、良好的电绝缘性、优异的机械性、以及密度小、量轻等特点, 广泛应用于家电、家庭、建筑、纺织、汽车等行业; 但是聚丙烯氧指数低, 经检测聚丙烯式样的氧指数在18左右，容易燃烧, 且易产生大量熔滴，燃烧发热量大，极易传播火焰。近年来火灾事故的频频发生, 给人们财产和生命安全和造成巨大损失, 因此例如美国，、中国等国家对聚丙烯及其它合成树脂的阻燃改性进行了非常多的研究, 并取得了非常大的进展 [3] 。
1.2 聚丙烯阻燃机理
聚丙烯的燃烧分为3个过程: 遇氧分解产生可燃气体、可燃气体燃烧、热反馈以文持燃烧继续。破坏该循环的任一个阶段, 燃烧就会自动停止。因此聚丙烯的阻燃有3种途径[4]第一种是利用阻燃剂对聚合物分解出的可燃气体产物的燃烧或火焰起阻止作用, 由于阻燃是在气相中发生作用, 称为气相阻燃; 第二种是利用阻燃剂来阻止有机聚合物的热分解释放可燃气体, 因为是对高聚物凝聚相发生作用, 称为凝聚相阻燃; 第三种是利用阻燃剂阻止部分燃烧热返回聚合物的热反馈, 称为中断热交换阻燃机理.聚丙烯阻燃剂的实现途径。
PP阻燃剂的添加主要通过两种途径来实现[5]：（1）通过机械混合的方法在PP中加入添加型阻燃剂, 以达到阻燃目的, 这是现在制备阻燃PP的主要方法；（2）在PP的主链或侧链上接枝反应型阻燃剂, 使改性PP具有阻燃性。如采用原位反应增容法将非卤阻燃剂反应性单体引入到PP大分子骨架上, 用此法制得的非卤阻燃PP中反应性单体起到了偶联剂的作用, 显著提高了阻燃剂与PP的相容性, 不同的反应单体增容效果不同, 双单体体系比单一单体体系具有更好的相容性[5]。
1.3 聚丙烯阻燃研究进展
无卤阻燃剂具有安全、抑烟、无毒、价廉等优点, 主要有金属氧化物的水化物、磷系、硅系和膨胀系阻燃剂以及纳米阻燃剂等。
1.3.1 金属氧化物的水合物
这类阻燃剂主要是 Al(OH)3 和Mg(OH)2。其优点是热稳定性好、无毒、抑烟，受热情况下放出大量的水，吸收大量的热量，所产生的水蒸气又可稀释可燃性气体的浓度并隔绝空气;在此过程中, 还会产生耐水的金属氧化物并形成一层固相的保护层，以阻止燃烧反应的继续进行。其缺点是添加量一般较大，与PP 缺乏亲和力，分散性、相容性均较差。使PP的力学性能降低。故需对无机粒子进行表面处理，以增强其与PP的界面结合力。