聚磷酸铵的改性及其在阻燃丁苯橡胶中的应用研究

【摘要】膨胀型阻燃剂燃烧时烟雾小、放出的气体无毒害。而且,膨胀型阻燃剂燃烧生成的炭层可以吸附着火、熔融的聚合物,防止燃烧物滴落而传播火灾,是未来阻燃剂发展的方向,是一种高效环保的阻燃剂,发展前景十分广阔。但是集酸源、气源于一身的聚磷酸铵(APP)具有易吸潮、难分散等缺点,因此对其改性研究具有重要意义。本文的有关研究成果对于拓宽APP的应用领域和提高阻燃效率具有一定的理论和实践意义。本文采用APP和季戊四醇(PER)复配,组成无卤膨胀阻燃体系(IFR),用于丁苯橡胶(SBR)阻燃,研究了复合材料的机械性能、阻燃性能和耐水性能,同时利用热重分析仪(TG)分析了复合材料的热稳定性；用环保的腰果壳油(CNSL)对APP进行改性处理,利用红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)表征改性得到的APP,即CKAPP,并把CKAPP与PER配合,添加到SBR中进行阻燃性研究；添加丁苯橡胶接枝马来酸酐(SBR-g-MAH)到SBR/IFR体系中作为增溶剂,研究了SBR-g-MAH用量对复合材料体系的机械性能、热稳定性能、阻燃性能和耐水性能的影响。研究结果表明：(1)添加IFR能提高SBR复合材料的阻燃性能,但是单独添加APP或PER时,对复合材料的阻燃性能没有明显改善；只有当APP和PER并用且比例合适时,能促使很好的成炭保护基体材料,当APP/PER比例为2/1时,生成的膨胀碳层较好,复合材料的LOI达到28.5%,并且能通过UL-94的V-0等级测试。(2)在SBR中直接添加IFR,随着用量的增加,复合材料的拉伸强度、撕裂强度、300%定伸应力等力学性能都出现不同程度的降低。IFR为极性物质,而SBR为非极性,二者相容性差；同时IFR容易出现团聚、难分散的情况。(3)经CNSL改性APP得到CKAPP,CKAPP的在水中的溶解度显著降低,在80℃的水中溶解度仅有0.7537g,而APP的溶解度高达3.5512g；复合材料浸泡前后的LOI基本不变,对UL-94等级测试影响不大,复合材料的耐水性得到明显改善；添加CKAPP和PER的复合材料的膨胀碳层比未添加的好,当CKAPP/PER为2/1时,复合材料的LOI达到了33.5%,碳层的均匀性、致密性稳定性最好,即复合材料的阻燃性能最好。(4)添加CKAPP和PER的阻燃复合材料力学性能比添加APP和PER的要好,和未添加阻燃剂的复合材料相差不大,拉伸强度为18.5MPa,撕裂强度也达到了31.5MPa。(5)加入SBR-g-MAH提高了SBR与IFR之间的相容性,改善了复合材料的力学性能和抗水溶性。而且当SBR-g-MAH添加量为9phr时,可使复合材料的拉伸强度提高到18.6MPa和32.8MPa,同时断裂伸长率和弯曲强度都有明显的提高。SBR-g-MAH的加入对SBR/IFR复合材料的阻燃性有稍微改善,使材料具有较好的综合性能。
【作者】肖建平；
【导师】岑兰；
【作者基本信息】广东工业大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】聚磷酸铵；丁苯橡胶；复合材料；膨胀型阻燃；性能；

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