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聚丙烯是一種綜合性能優(yōu)異的通用塑料，在汽車、家電、電子產(chǎn)品、復(fù)合材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。當(dāng)今社會(huì)對(duì)材料使用過(guò)程中的安全性要求越來(lái)越高，聚丙烯本身是一種易燃材料，因此其阻燃問(wèn)題已經(jīng)成為在許多領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。尤其是近年來(lái)對(duì)環(huán)保和綠色材料的關(guān)注，不僅要求實(shí)現(xiàn)聚丙烯阻燃，而且還要求阻燃劑無(wú)鹵、低煙、低毒等，膨脹型阻燃劑因而成為聚丙烯無(wú)鹵阻燃技術(shù)的最佳策略。然而，當(dāng)前的膨脹型阻燃劑添加量比較大，嚴(yán)重影響力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、光澤度等性能，無(wú)法滿足日益發(fā)展的下游技術(shù)和產(chǎn)品的要求。

高效阻燃聚丙烯效果圖

寧波材料所李娟研究員等人提出一種簡(jiǎn)單的方法，在商品膨脹阻燃劑體系中引入功能性催化劑，催化高效阻燃的同時(shí)，兼顧相容性。前期的研究已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了使膨脹阻燃劑添加量降低40wt%，為目前國(guó)際上該類膨脹阻燃劑體系最高效率。然而由于該功能性催化劑本身有顏色，雖然僅添加微量，但是也使材料變色。顏色是材料使用過(guò)程中消費(fèi)者非常關(guān)注的性能，所以如何在實(shí)現(xiàn)高效阻燃的同時(shí)保持聚丙烯的本色成為該方法走向應(yīng)用的關(guān)鍵。本年度在前期的工作基礎(chǔ)上，通過(guò)技術(shù)改進(jìn)取得了新的進(jìn)展，可以在保持較高阻燃效率的前提下實(shí)現(xiàn)材料淺色或白色的效果，這一工作為該高效膨脹阻燃體系向應(yīng)用發(fā)展推進(jìn)了一步。

膨脹阻燃PP的沖擊強(qiáng)度

相關(guān)研究成果發(fā)表在J. Anal. Appl. Pyrol.（DOI:10.1016/j.jaap.2016.03.007），Polym. Adv. Technol.,（DOI:10.1002/pat.3786），J. Mater. Chem. A（2013, 1:15242-15246）和RSC Adv.（2014, 4:32902-32913）；申請(qǐng)專利3件（ZL201310315174.2，CN201310314817.1，CN2015109818176 ）。此項(xiàng)研究也得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和寧波市科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的資助。

大贈(zèng)送阻燃小知識(shí)3類常用的PP塑料阻燃劑1溴系阻燃劑大部分溴系阻燃劑在200-300℃下會(huì)分解，此溫度范圍正好也是聚丙烯的分解溫度范圍，所以在聚丙烯受熱分解時(shí)，溴系阻燃劑也開始進(jìn)行分解，并能捕捉其降解反應(yīng)生成的自由基，從而延緩或終止燃燒的鏈反應(yīng)。同時(shí)釋放出的HBr本身是一種難燃?xì)怏w，這種氣體密度大，可以覆蓋在材料的表面，起到阻隔表面可燃?xì)怏w的作用，也能抑制材料的燃燒。溴系阻燃劑的主要缺點(diǎn)是降低被阻燃基材的抗紫外線穩(wěn)定性，燃燒時(shí)生成較多的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體，使其應(yīng)用受到了一定限制。2磷系阻燃劑磷系阻燃劑起阻燃作用在于促使高聚物初期分解時(shí)的脫水而碳化。這一脫水碳化步驟必須依賴高聚物本身的含氧基團(tuán)，對(duì)于本身結(jié)構(gòu)具有含氧基團(tuán)的高聚物。它們的阻燃效果會(huì)好些。對(duì)于聚丙烯來(lái)講，由于本身的分子結(jié)構(gòu)沒有含氧的基團(tuán)，單獨(dú)使用磷系阻燃劑時(shí)阻燃效果不佳，但是如果與(0H)3和Mg(OH)2等復(fù)配即可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而得到良好的阻燃效果。3磷-氮系阻燃劑磷-氮系阻燃劑又稱膨脹型阻燃劑，含有這類阻燃劑的高聚物受熱時(shí)，表面能夠生成一層均勻的碳質(zhì)泡沫層，起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，并防止產(chǎn)生熔滴現(xiàn)象，故具有良好的阻燃性能。膨脹型阻燃體系一般由三個(gè)部分組成：酸源(脫水劑)，碳源(成碳劑)和氣源(氮源、發(fā)泡源)。膨脹型阻燃劑主要通過(guò)形成多孔泡沫碳層在凝聚相起阻燃作用。磷一氮系阻燃劑具有無(wú)鹵、低煙、低毒的優(yōu)點(diǎn)。

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