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土耳其学者Metin Yurddaskal研究无卤阻燃剂对PP材料机械、结构、热学和阻燃性能的影响取得阶段成果

发布时间:2019-05-24 05-24 16:38 作者:康阜新材料

聚丙烯(PP)以优越的力学性能,加工性能和化学稳定性著称,是世界上应用领域最广泛材料之一。缺点主要为烯烃类材料的通病,即高度易燃性。



针对卤系添加可能造成的环保环境问题,土耳其科研工作者Metin Yurddaskal通过研究金属氢氧化物、硼化合物类、无机黏土类等无卤阻燃添加剂对PP材料阻燃性能的影响,进行改善与提升。


1 四种矿物原料加工处理后的粒径分布图


研究者选用价格低廉,来源广泛的碳酸钙/水菱镁矿,膨润土,三氧化二锑和硼酸锌为原料,对原料进行极细研磨至纳米尺寸,并对粒径进行表征测试后,按比例共混添加入PP,制备复合材料,提升热性能与阻燃性能的同时研究了对拉伸性能等的影响,力图对力学性能损失最小。


1  PP及其复合材料的组成配比


采用XRD,FTIR,SEM等对复合材料的结构形貌进行表征,表明了纳米粒子的均匀分布;随后用TGA测试对复合材料热性能进行表征:PPT5(质量损失5%时的温度)和T50(质量损失50%时的温度)276℃356℃,且没有残碳生成。四种无卤阻燃剂添加后,复合材料的T50均有提升,其中PP / 30APP / 30H的残炭量和热稳定性提升更明显,T50提升超过30℃PP/30A残炭量达到28.2%,且进一步提升添加量,热稳定性可进一步提升。(一点点想法:笔者认为此处TGA测试,热分解后产生的残余物可能是无机物,或者无机物的成分可能更多一些。纯属个人见解,如理解有偏差,望见谅,欢迎大家一起交流探讨)


2. PP及其复合材料的TGA曲线


3. PP及其复合材料的DTG曲线


UL94LOI测试对复合材料进行阻燃分析测试,结果表明纯PP易燃,易滴落,而PP/A,Z,H 30%添加量可达V-1级别,无滴落,LOI17上升至21左右,,50%添加量达到V-0级别;分析其阻燃机理主要体现在凝聚相,成炭屏障保护作用。一个有趣现象:复合材料在低氧测试时火焰逐渐熄灭,高氧条件下产生淬灭现象。(当然,鉴于之前分析,笔者认为此处阻燃机理可能是由于类似于氢氧化物类阻燃剂,燃烧过程中,受热降解,产生水蒸气等吸收大量的热,并对燃烧气体起到稀释作用。个人想法,仅作交流探讨)

2  PP及其复合材料的UL94LOI测试结果


研究者对复合材料拉伸性能进行测试,结果表明复合材料储能模量上升明显,拉伸强度虽有下降,但仍可达到工业领域应用要求,其中,结合储能模量的提升与拉伸强度的下降,碳酸钙/水菱镁矿综合性能最好。


4  PP及其复合材料的拉伸强度和储能模量测试


整体来说,研究者主要对碳酸钙/水菱镁矿,三氧化二锑,膨润土和硼酸锌四种无机阻燃添加剂在PP中的阻燃应用进行探索,得出碳酸钙/水菱镁矿阻燃、力学综合性能最好的结论。该材料来源非常广泛,价格特别低廉,综合性能好,可考虑推广应用。


内容来源:

《Composite Structures》(183卷,2018年1月1日,381-388页)


原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263822317302593




关键词

PP阻燃剂 | PP无卤阻燃剂 | PP环保阻燃剂 | PP阻燃母粒 | 聚丙烯阻燃剂聚丙烯阻燃母粒



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