热塑性聚烯烃弹性体磷酸二氢铵复合阻燃体系的性能研究.docxVIP

热塑性聚烯烃弹性体磷酸二氢铵复合阻燃体系的性能研究 0 tpo阻燃体系的研究 杏仁弹性体（tph）是一个重要的杏仁弹性体。它具有弹性能、高强度、高延长率、良好的低温性能，以及良好的耐候性、耐老化和抗紫外性能。但是TPO本质具有可燃性, 氧指数仅为18%, 存在极易燃烧的严重缺陷, 这就极大地限制了TPO的使用范围。因此, TPO的阻燃问题是一个亟待解决的问题。 针对TPO阻燃体系的研究主要集中在卤阻燃体系和无卤阻燃体系两个方面。卤阻燃体系阻燃效果好, 但燃烧时会造成二次污染;无卤阻燃的研究主要是采用添加无机阻燃剂的方法改善TPO的阻燃性能, 这种方法简单易行, 但不足是会使TPO的断裂伸长率大幅度降低, 弹性下降。近年来, 随着人们环保意识的增强和社会对清洁高效阻燃体系需求的增加, 化学膨胀阻燃体系引起了人们的广泛关注, 并正在成为阻燃聚合物研究的热点课题, 但是针对TPO弹性体化学膨胀阻燃体系的设计和系统研究报道甚少。 本文以TPO为基体树脂, 设计了以磷酸二氢铵 (ADP) 为气源兼酸源的二元化学膨胀阻燃体系。通过氧指数测试、垂直燃烧测试、水平燃烧测试等手段, 研究ADP 阻燃TPO体系的阻燃性能;采用光学显微镜 (OM) 对体系的膨胀层进行表征, 并对体系的力学性能进行系统研究。 1 材料制备和模型表征 主要原料和助剂: TPO, ADP, 其他助剂均为化学纯。 主要仪器和设备:双辊筒炼塑机, 平板硫化机, 电子万能实验机, 氧指数测试仪, 光学显微镜, 数码相机。 复合材料制备:TPO与处理后的阻燃剂经双辊混炼, 压制成型制样。 炭层形貌表征:在空气中点燃试样, 达到指定燃烧时间后, 熄灭。取距顶端指定距离的切片作为样品进行分析。利用数码相机对聚合物燃烧后的膨胀炭层表面形貌进行数码拍照。 膨胀层表征:在空气中点燃试样, 达到指定燃烧时间后, 熄灭。取距顶端指定距离的切片作为样品, 采用连续变倍体光学显微镜进行分析。 力学性能测试:参照GB 1040—79标准进行拉伸测试, 拉伸速度为30 mm/min, 力学性能数据通过在微机控制电子万能试验机上进行拉伸实验测得。 2 结果与讨论 2.1 氧指数测试条件下的燃烧效果 由表1可以看出, 随着ADP用量由0份增加到80份, LOI由19%逐渐提高到26.6%。当ADP用量为50份时, LOI达到25.0%, 材料由易燃材料改性成为难燃材料;当ADP用量为30～60份时, 体系燃烧时出现了能够覆盖燃烧表面的炭层, 但是不够致密坚固;当ADP用量为30份以上时, 体系燃烧时没有产生黑烟。氧指数测试条件下样条的燃烧状况由图1所示。结果表明, ADP能够提高体系的LOI, 改善体系的燃烧状况, 同时促使TPO树脂快速形成不燃性的炭物质, 可以阻挡未燃烧区域与O2的接触, 起到良好的隔质作用。 由表2可以看出, 当ADP的用量低于50份时, 体系脱离火焰后的燃烧时间超过30 s, 并且火焰迅速蔓延到夹具, 无法达到等级要求;当ADP的用量为70份时, 体系脱离火焰后的燃烧时间在10 s之内, 燃烧时没有滴落物产生, 火焰传播缓慢, 燃烧没有蔓延到夹具, 达到FV-0级;而80份时, 规定10 s内, 无法引燃体系, 达到FV-0级。 由图2可以看出, 燃烧时间为20 s时, 膨胀层截面相对光滑, 气孔数量相对较少, 气孔孔径较小。随着燃烧时间的增加, 膨胀层截面变得凹凸不平, 气孔数量明显增加, 气孔孔径明显增大。相同燃烧时间的情况下, 随着ADP用量的增加, 膨胀层凹凸不平程度明显提高, 气孔数量明显增多, 气孔孔径明显增大。 2.2 adp用量对拉伸性能的影响 由图3可以看出, 随着ADP用量的增加, 曲线与坐标轴所围面积有所减小, 同时断裂点也在逐渐地下降, 表明ADP的加入使复合体系的韧性和断裂强度都有所降低。 由图4可以看出, 随着ADP用量的增加, 体系的拉伸强度呈现先增加再逐渐降低的趋势。当ADP用量达到20份时, 拉伸强度提高到3.94 MPa, 但随着填加量的增加, 体系的断裂伸长率逐渐降低;当ADP的用量超过20份时, 断裂伸长率降低的幅度减缓;当填加量达到80份时, 体系的断裂伸长率仍能保持在300%, 可以满足建筑防水材料要求。 3 adp用量对体系阻燃效果的影响 (1) TPO阻燃复合体系阻燃性能研究表明, 在以ADP为酸源兼气源的TPO阻燃体系中, ADP用量的增加提高了体系的LOI值和垂直燃烧等级。ADP用量达到70份时, 体系改性成为难燃材料。 (2) OM测试及分析表明, ADP是良好的气源, 能够促进体系生成多孔的膨胀层, 同时, 随着ADP用量增加, 其在TPO膨胀阻燃体系燃烧的过程中起到一定促进炭层生成的作用。 (3) TPO/ADP阻燃复合