聚丙烯膨胀阻燃机理研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：

阻燃领域对环保、高效阻燃材料的需求随阻燃法规的健全日趋上升，聚丙烯（pp）作为仅次于聚氯乙烯和聚乙烯、产量位居第三的通用树脂，但聚丙烯为热塑性塑料，易燃限制了其应用，故而需要对其添加阻燃剂，而其阻燃材料在电子电器、建筑、交通、包装等领域的应用非常广泛。

研究目的：

通过对pp膨胀阻燃的机理的探索，以此来优化设计膨胀阻燃协效剂及膨胀阻燃pp。

2. 研究内容和预期目标

凝聚相阻燃机理是指在凝聚相中延缓或中断阻燃材料热分解而产生的阻燃作用，下述几种情况的阻燃均属于凝聚相阻燃。(1 )阻燃剂在凝聚相中延缓或阻止可产生可燃气体和自由基的热分解。(2) 阻燃材料中比热容较大的无机填料，通过蓄热和导热使材料不易达到热分 解温度。(3 )阻燃剂受热分解吸热，使阻燃材料温升减缓或中止。(4 )阻燃材料燃烧时在其表面生成多孔炭层，此层难燃、隔热、隔氧，又可阻止可燃气进入燃烧气相，致使燃烧中为维持继续燃烧，必须具有足够的氧气和可燃性气体混合物。如果热裂解生成的自由基被截留而消失，燃烧就会减慢或中断。

本课题采用以聚磷酸铵（app）为酸源、季戊四醇（per）为碳源，蒙脱土为协效剂，与pp熔融共混形成膨胀阻燃复配体系，通过红外光谱测试、扫描电子显微镜、热重分析等手段，研究了pp阻燃体系的微观结构、协同阻燃效应、凝聚相阻燃机理，以及阻燃协效剂对阻燃体系燃烧行为、热分解行为、结晶行为、力学性能等的影响。从而达到以下目标：

1.pp阻燃体系中何种mmt配比对体系有较强的阻燃增强效应

2.pp阻燃体系热传导与阻燃机理的关系

3. 研究的方法与步骤

膨胀阻燃体系一般由酸源（脱水剂）、炭源（成炭剂）和气源（发泡剂）3部分组成。其中酸源的功能是与炭源发生酯化反应，使之脱水。目前使用较多的是聚磷酸铵、硅酸盐、马来酸酐等，这些物质均可以受热分解产生酸，实现酸源的主要功能；气源是指能够在受热分解时释放出大量无毒且不易燃气体的化合物。常用的气源主要有三聚氰胺、双氰胺、聚磷酸铵(APP)、尿素等；炭源是指在燃烧过程中能被脱水剂夺走水分而被炭化的物质。炭源是形成泡沫炭层物质的基础，主要是一些含碳量较高的多羟基化合物或碳水化合物。炭源是IFR中非常重要的一部分，炭源是否优良直接决定了阻燃效果。炭源的品种主要有季戊四醇(PER)、酚醛树脂、聚酰胺、丁四醇、环己六醇、淀粉、麦芽糖、三嗪类化合物等。本文采用蒙脱土为协效剂合成IFR—MMT复合材料。

1.主要原材料：

聚丙烯（PP）、聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）、三聚氰胺（MEL）、蒙脱土（PP）、抗氧化剂1010、PE蜡

2.IFR-PP复合材料制备：

以APP、PER、MEL按一定比例复配成IFR，

将原料按照上表比例分别制备，每份投入挤出机中经一定温度熔融挤出，得复合材料。

3.对制得材料进行一系列处理研究和表征：

（1）层状纳米填料迁出阻隔及酸催化阻燃机理研究。选用蒙脱土（MMT）等与PP复合，形成分散均匀的PP/层状纳米硅酸盐复合材料，利用红外测温仪研究其热传导效应。

将制得的材料制成如右图形状，左边加以较均匀的火源，燃烧一定的时间后，期间用红外测温仪观察不同高度温度变化，通过绘制温度与时间关系图像，来研究其热传导效应。

（2）层状纳米填料协效膨胀阻燃PP机理研究。选用蒙脱土原土为协效剂，与膨胀阻燃剂APP/PER复配，制备膨胀阻燃PP，考察协效剂对燃烧和其碳层稳定性。

通过对材料燃烧时间的控制分别记录材料燃烧1-10s内的状况，用过扫描电镜测试材料不同时间的碳层结构从而研究其碳层机理。

（3）通过对材料进行热重分析研究其热分解和吸热效果和阻燃机理的联系。

（4）通过控制蒙脱土的配比，进行UL—94测试来研究蒙脱土在阻燃中的增强效应。

（5）对相应的材料进行拉力测试，观察其力学性能。

4. 参考文献

5. 计划与进度安排

（1）第3周~第4周，查阅资料，准备开题报告，论文翻译；

（2）第5周~第8周，实验；

（3）第9周~第13周，实验，整理数据；