新型磷氮阻燃劑的合成及膨脹阻燃LDPE和EVA的應(yīng)用研究.pdf

1、低密度聚乙烯(LDPE)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是性能優(yōu)良和用途廣泛的高分子材料，但是由于它們?nèi)菀灼鸹鹑紵拗破湓诟鱾€(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。普遍的方法是采用鹵素化合物進(jìn)行阻燃，盡管阻燃效果較好，但是由于燃燒過程中釋放出有毒和腐蝕性氣體而引起環(huán)保問題的爭議。環(huán)保友好、無鹵和高效的膨脹阻燃劑成為替代鹵素阻燃劑的重要品種之一。近年來，膨脹阻燃劑已經(jīng)成為阻燃劑研發(fā)領(lǐng)域的熱門課題。
　　本文采用四羥甲基硫酸磷(THPS)和尿素為原料，合成了

2、一種新型磷氮阻燃劑四羥甲基硫酸磷-尿素齊聚物(THPSU)，采用磷鉬酸喹啉重量法測得磷含量為14.28％。采用FTIR、13C-NMR、31P-NMR、XPS對THPSU進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。通過熱重分析(TGA)研究了合成阻燃劑的熱穩(wěn)定性和成炭性能，測試結(jié)果表明，在氮?dú)鈼l件下，阻燃劑的起始熱分解(1 wt％)為178℃，在700℃時(shí)殘?zhí)苛繛?8.0 wt％，顯示了較好的熱穩(wěn)定性和成炭性能，能滿足一些通用塑料（如EVA、LDPE等）的加工要求。

3、
　　將THPSU與聚磷酸銨(APP)及阻燃助劑復(fù)配形成膨脹阻燃體系(IFR)并應(yīng)用于LDPE的阻燃。通過極限氧指數(shù)(LOI)和UL-94垂直燃燒研究材料的阻燃性能，當(dāng)IFR的添加量為32 wt％時(shí)，厚度為3.2 mm的樣條通過UL-94V-0級，LOI值為29.0％。通過錐形量熱儀(CONE)研究了阻燃LDPE的燃燒行為，測試結(jié)果表明，IFR的加入使得阻燃LDPE材料的點(diǎn)燃時(shí)間(TTI)、熱釋放速率（HRR）、總熱釋放量（THR

4、）和質(zhì)量損失速率(MLR)都得到了大幅度的下降。通過掃描電鏡(SEM)對CONE測試后的殘?zhí)啃蚊策M(jìn)行了表征，測試結(jié)果表明，燃燒后材料的表面形成了均一致密的炭層，對材料起到很好的保護(hù)作用，從而提高了材料的阻燃性能。采用TGA研究了阻燃材料的熱降解行為，IFR的加入提高了材料的起始熱分解溫度和成炭性能。通過拉伸、彎曲性能研究了阻燃LDPE的力學(xué)性能。與純LDPE相比，IFR添加量為32 wt％時(shí)，材料的拉伸強(qiáng)度下降了3.2 MPa，彎曲強(qiáng)度

5、提高了1.5 MPa，阻燃劑的加入對材料的力學(xué)性能影響不大。通過在70℃/168 h的水煮測試研究了阻燃LDPE的耐水性能，測試結(jié)果表明，阻燃LDPE材料的阻燃劑抽出率為0.2 wt％，表現(xiàn)出較好的耐水性能。
　　同時(shí)，將THPSU與APP及阻燃助劑復(fù)配成IFR并應(yīng)用于EVA的阻燃研究。研究表明，當(dāng)APP和THPSU的質(zhì)量比為2∶1時(shí)， EVA具有最好的阻燃性能，當(dāng)添加量為28 wt％時(shí)，3.2 mm厚度的阻燃EVA樣條通過UL-

6、94V-0級測試，無熔滴出現(xiàn)，LOI值為29.0％。CONE測試研究表明，IFR的加入使得阻燃EVA的TTI、PHRR、THR、SPR和MLR數(shù)值得到了較大幅度的下降。TGA測試結(jié)果表明，IFR的加入提高了材料的熱穩(wěn)定性和成炭性能。CONE測試后炭層的SEM測試表明，材料在燃燒后形成了均一致密的炭層，對下層的基體材料起到了很好的保護(hù)作用。通過對殘余炭層的組分分析表明，燃燒后炭層主要由聚芳烴和磷酸類的物質(zhì)組成。與純EVA相比，IFR的加入