《无卤阻燃聚丙烯复合材料论文》-毕业论文.doc

l 第一章 前言 1.1目的及意义 聚丙烯（PP）自1957年工业化生产以来发展迅速，目前已成为塑料加工业的主要原料之一。据1997年统计，全世界PP生产能力已达25000kt。以年平均8%~12%的速度增长。美国、西欧和日本等国的产量占世界总生产能力的2/3，1999年美国及加拿大PP消费达到6839kt，比1998年的6279kt增长了8.9%;西欧PP的消费与北美近似，1999年的消费量为6796kt，比1998年的 6280kt增长8.22%；1999年日本PP总消费量为2298kt，比1998年的2268kt增长了 3.11%。即在通用合成树脂的消费量中居第二位。近年来我国即产业迅速发展。聚丙烯有许多优点，但由于其极限氧指数（LOI）为17，属于易燃材料，使它在电子、电器等领域中的应用受到限制。因此，研究即阻燃材料极为必要。 阻燃聚丙烯塑料应用十分广泛，许多产品都免不了使用这些材料，我们使用的家用电器中很多部件是聚乙烯、聚丙烯塑料。随着人们对环境保护的重视，许多国家都制定了严格的标准限制含卤阻燃剂用于家电行业，其使用的阻燃剂以无卤阻燃剂为主，而我国家电业所用的阻燃剂仍以含卤阻燃剂为主。此前，于2003年欧盟向中国发出贸易通碟，如果中国还不能解决电视、冰箱、洗衣机等外壳高分子材料中的含卤阻燃剂问题，那么，欧盟将停止进口中国相关产品。由此，我国每年将损失2500亿元的相关产品的出口收入。所以无卤阻燃成为了阻燃剂、阻燃技术等领域的重点研究对象。 过去卤系阻燃剂因其高效、价格低廉而得到广泛使用，但随着当前防火安全标准日趋严格和环保方面的限制，含有卤系阻燃剂及三氧化二锑的材料和制品正被用户慎重地对待，而无卤阻燃塑料则日益为用户青睐。基于低烟、无卤和无毒阻燃是目前阻燃材料的发展趋势，开发新型高效无卤阻燃复合材料便凸出重要的理论意义和实用价值。 Mg(OH)2作为一种无公害无卤阻燃剂，兼备了环保和无毒的优点，是目前国际上阻燃高分子材料的一个十分重要的发展方向。但Mg(OH)2作为一种无机阻燃剂，主要存在的问题是阻燃效率低，要达到较为理想的阻燃效果通常需要高的填充量；另外，由于粉体表面呈“亲水疏油”的性质，与聚合物基体间的相容性差，导致复合材料的力学性能严重劣化，极大地限制了其工业上的应用。 由于POE与PP具有良好的相容性，采用一般的熔融共混法即可明显提高PP的冲击韧性。因此，本论文以热塑性POE弹性体为增韧剂，旨在解决由于高填充阻燃所引起的复合材料力学性能严重劣化的问题，为研制出阻燃性能和综合力学性能都十分优良的PP开拓新的有效途径。高韧性无卤阻燃PP的研发不仅可以进一步扩大PP材料的应用领域，更可以突破国外环保法规对我国机电类产品出口的技术堡垒，具有十分明显的经济和社会意义。 1.2现有的无卤阻燃剂及阻燃机理 （1）聚丙烯的金属氢氧化物阻燃剂主要是氢氧化铝（ATH）和氢氧化镁（MH），占无机阻燃剂的80％以上，它们具有阻燃、消烟、填充三个功能，不产生二次污染，又能与多种物质产生协同效应，不挥发，阻止燃烧反应继续进行。其阻燃机理是：受热分解释放出结晶水，并吸收大量燃烧热，降低燃烧物温度，阻止聚合物热分解；其次，氢氧化物受热分解放出的水蒸气稀释可燃气体，从而起到一定的阻燃作用。它们脱水生成的金属氧化物有助于催化成炭，形成耐火的无机屏障层；再者ATH和MH生成的活性氧化物层比表面积大，可吸收烟和可燃物粒子，甚至自由基，赋予金属氢氧化物很好的抑烟作用。与ATH相比，MH具有较高的热分解温度和成炭能力以及其更加优异的阻燃性能和消烟性能。因此MH作为无卤阻燃剂要比ATH更有发展前途。ATH和MH都属填料型阻燃剂，在树脂中的添加量大，且其分子的极性较大及分子间氢键的影响，极易团聚，与PP缺乏亲和力，分散性、相容性均较差，对加工工艺及产品性能有较大影响，因此需要对它们进行表面处理、颗粒微细化、大分子键合处理或与其他阻燃剂并用产生协同效应。ATH和MH的粒度对聚合物阻燃性能及力学性能有很大的影响。研究表明：等量的阻燃剂，粒度越小，比表面积越大，阻燃效果越好。超细粒度的ATH和MH增强了界面的相互作用，可以更均匀地分散在基体树脂中，从而更有效地改善共混物的力学性能。所以目前ATH和MH的超细化和纳米化是主要的研究开发方向。 （2）磷系阻燃剂：常用的无卤无机磷系阻燃剂包括聚磷酸铵（APP）、磷酸、红磷（RP）等；无卤有机磷系阻燃剂则主要以磷酸酯、亚磷酸酯为主。通常用于PP的主要是红磷及有机磷化合物（如磷酸三苯酯）。近年来，红磷微胶囊型阻燃剂获得较快发展。红磷是一种性能优良的阻燃剂，具有高效、抑烟、低毒的阻燃效果，但易吸潮、氧化，并放出剧毒气体，粉尘易爆炸，因此使用受到很大限制。对红磷进行表面处理，特别是微胶囊化处理是解决上述缺点