高灼热丝低烟无卤阻燃PP的研究:

    关键字：灼热丝，阻燃性，酸源，碳源，气源，热稳定性，****

    聚丙烯（PP）是一种无毒，价格低廉，用途广泛，机械性能优异的高分子聚合物，但是聚丙烯为易燃聚合物，无法满足在家电，电器中要求高阻燃、高灼热丝的要求，利用复配技术得到膨胀型阻燃剂，可以满足阻燃和灼热丝的要求。

    膨胀型阻燃剂一般是以P、C、N元素为核心部分的复合阻燃剂，通常由碳源（成炭剂），酸源（脱水剂），气源（膨胀剂）三部分组成。燃烧时各组分间发生化学反应生成多孔膨胀执迷的碳层，该碳层起到了隔热、隔氧、抑制烟雾、防止熔滴的作用，从而达到阻燃目的，膨胀型阻燃剂很早被广泛的用于防火涂料，将该阻燃剂用于塑料中是近20年的事情，由于国内合成技术的发展，克服了阻燃剂耐温低，分子量低，加工性差的缺点，使低烟无卤阻燃PP成为可能，并且成功应用于工业生产。

    1.实验部分

    1.1原材料

    PP:MFR=1.5-3.5g/10min均聚PPT300上海金山石化

    PP:MF=7-9g/10min共聚PPSP179齐鲁石化

    ****PER济南泰星化工

    IFR:自制阻燃剂

    抗氧剂1010雅宝

    抗氧剂168雅宝

    润滑剂硬脂酸锌

    双螺杆挤出机：SHJ-35南京科亚橡塑设备

    电子拉力试验机：台湾银驰仪器

    注塑机:精力机械80T

    简支梁冲击机:承德试验机

    熔体流动速率仪：上海彭浦制冷器有限公司

    灼热丝指数仪：珠海安规测试设备AG5113A

    密度仪:MATSUHAKUGP-300E

    1.2材料制备

    将T300,SP179,PERIFR等按照比例（配方比例见表一）均匀混合后在双螺杆挤出机按照170，180，180，180，185，185，185，190转速320RPM挤出，上述材料在注塑机中按照一区160，二区170，三区180，喷嘴180下注塑成型，按照ISO标准样条进行力学，热学进行检测，检测数据见表二

    表一：

    表二：

    2.结果讨论与用途

    2.1原理：膨胀型阻燃剂在受热时，成炭剂在脱水剂的作用下脱水成碳，碳化物在膨胀剂分解的气体的作用下形成蓬松发孔封闭结构的碳层。该碳层为无定形碳结构，其实质是碳的微晶，一旦形成其本身不燃，并可以阻止聚合物与热源间的热传导，降低聚合物的热解温度。另外，多孔碳层可以阻止气体的扩散，即阻止热解产生的气体扩散，同时阻止外部氧气扩散到未裂解聚合物表面，当燃烧得不到充分的氧气和热能时，燃烧的聚合物便会自熄。碳层形成的过程如下：

    1.较低的温度下酸源释放出无机酸

    2.在较高于释放酸的温度下发生酯化反应，体系中的胺可以作为酯化反应的催化剂

    3.体系在酯化反应过程中融化

    4.反应产生水蒸气和由气源产生的不燃性气体使PP材料发泡和温度降低，与此同时由于磷酸的存在使高聚物脱水炭化，形成无机物和炭残留物，且体系进一步膨胀发泡

    5.体系进一步固化，温度降低，隔绝空气，反应完成，形成多孔炭层。

    2.2结果：复配的IFR为含有酸源和气源的复合阻燃剂，PER:IFR=2:3使体系中酸源、碳源、气源达到*佳比例，形成*佳的阻燃效果。灼热丝检测时，由于测试的温度固定于一个数值，在阻燃体系中能够降低测试样品受热时的表面温度，并且灼热丝探头击穿样品的同时，形成致密的碳层阻止热量的继续传播，是通过GWIT测试的关键。

    2.3应用及用途：同溴系阻燃体系相比，此体系具有绿色环保，燃烧时无有毒气体，低烟，低密度的优点，在小家电外壳等产品中可完全替代溴系阻燃产品。

    2.4讨论：配方中SP179的加入改善了阻燃体系中阻燃剂对材料韧性的影响，在伸长率和简支梁缺口冲击强度上有所提高，复配的阻燃剂比市售阻燃剂有更好的可加工性和优异的耐温性能，在受热时能够显著降低材料的表面温度，形成致密的碳层。由于无卤膨胀型阻燃剂阻燃机理上的原因，此配方体系不适合含有矿物填料的配方，并且由于合成分子量较低，加工温度比溴系阻燃剂偏低。