hips熔融插层硅酸盐复合材料及阻燃优化研究

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1、⋯Ps熔融插层硅酸盐复合材料及阻燃优化研究摘要高抗冲聚苯乙烯(HIPS)是苯乙烯经少量丁二烯单体接枝改性的共聚物，具有优良的综合性能，因而被广泛应用于电器、家具，建筑等诸多领域。然而，HIPS树脂及其制品非常易燃，且燃烧时释放出大量黑烟和有毒气体，具有潜在的火灾隐患，因此必须进行阻燃处理。随着阻燃标准的不断提高和人类环境保护意识的增强，传统阻燃剂正在面临越来越多的挑战，因此改进传统阻燃剂的性能和发展新型的阻燃材料变得日益迫切。插层方法制备的聚合物／层状硅酸盐(PLS)纳米复合材料是一种新型阻燃材料，不仅

2、可以提高聚合物材料的阻燃性和耐热性，而且具有发烟量少、无毒和对环境友好等特点，符合当前阻燃材料低烟、低毒和无卤化的发展趋势。但由于PLS纳米复合材料的阻燃性能主要来自蒙脱土无机片层的物理阻隔作用，其阻燃性能的提高都有。定的限度，大多数情况下尚不及优良的传统方法，如卤素阻燃体系，红磷阻燃体系等等。因此，进一步提高插层复合材料的阻燃性需要在插层基础一h考虑其它途径。近年来发现，将传统阻燃剂与插层方法结合起来对聚合物进行阻燃是一种有效方法，不仅能够发挥传统阻燃剂阻燃效率高的优点，而目．可以保留PLS复合材料阻

3、燃性能的某些特点，如生烟性低等。如此，可以在既保证材料较高阻燃性的同时，尽量降低传统阻燃剂的添加量，以减少其带来的负面效应。本文运用不同的表征手段研究了高抗冲聚苯乙烯／有机蒙脱土(HIPS／OMMT)复合材料的阻燃性能，微观结构和力学性质：并在此基础上，采用传统阻燃体系，包括四溴双酚A／三氧化二锑(TBBPA—Sb：0。)体系，十溴联苯醚／三氧化二锑(DBDPO—Sb：0。)体系，红磷／酚醛树脂(RP／PFR)体系和聚磷酸铵(APP)体系分别与有机蒙脱土(OMMT)并用对HIPS进行阻燃优化研究。1．将

4、钠基蒙脱土(Na+-MMT)用十六烷基三甲基溴化铵进行有机化改性，制成有机蒙脱土，利用x射线衍射和扫描电子显微镜分别对Na+_MMT和OMMT进行表征，研究结果表明：蒙脱土的层问距由处理前的1-52nm增加为2．25nm，处理后的蒙脱土具有明显的分层现象，片层之间变得比较松散，表明Na+_MMT经有机插层剂改性后，插层剂插入了蒙脱土的片层之间，使其片层间距被撑大。2．采用挤出：[艺，熔融插层制备HIPS／OMMT复合材料和}玎PS／Na+一MMT复合物，利用x射线衍射和透射电子显微镜表征复合材料的微观结

5、构，结果发现HIPS／OMMT复合材料的x射线衍射特征峰消失，0MMT的片层被剥离并无规分散于HIPS基体当中，形成了剥离型的HIPs／OⅢT复合材料。应用锥形量热仪评价复合材料的阻燃性能，研究结果表明：与纯的HIPS相比，HIPS／OMMT复合材料的阻燃性和抑烟性均有所提高，且随OMMT添加量的增加提高愈明显，而HIPS／Na+一删T复合物的阻燃效果明显不如HIPS／OⅢT复合材料效果好；0MMT的粒径、挤出温度和挤出速度对IIIPs／O删T复合材料的阻燃性影响不大；同时，氧指数测试结果表明：HIPs

6、／0删T复合材料的氧指数提高幅度不如锥形量热仪测试结果明显，这与两种测试方法的燃烧模式不同有关。通过对HIPS／O删T复合材料燃烧特性的研究和微观结构的分析，推断HIPS／OⅢT复合材料的阻燃性能主要来自蒙脱土无机片层的屏障阻隔作用，由于这种物理阻隔作用的阻燃机理比较单一，因此对聚合物阻燃性能的提高比较有限，为了进一步提高插层复合材料的阻燃性能，并从实用性阻燃评价角度考虑，设想将传统阻燃方法与插层复合方法相结合对聚合物进行阻燃。3．采用熔融法制备包括传统阻燃剂和有机蒙脱土并用体系的阻燃HIPS复合材料，

7、应用扫描电子显微镜观察四溴双酚A／三氧化二锑体系、红磷／酚醛树脂体系与OMMT并用阻燃HIPS样品燃烧残渣的微观结构，发现OMMT的无机片层松散地堆积在一起，且由于燃烧而发生卷曲，与HIPS／O咖T复合材料燃烧残渣在扫描电镜中的结构完全相似，表明在传统阻燃剂存在的情况下，仍然可以形成插层或剥离复合结构。锥形量热仪和氧指数仪测试结果表明，与仅添加OMMT时的HIPS／0删T复合材料相比，溴一锑阻燃剂(TBBPA—Sb。03和DBDP0一Sb。0。体系)、红磷／酚醛树脂体系、聚磷酸铵体系与OMMT并用阻燃H

8、IPS样品的热释放速率及其峰值，质量损失速率均有所降低，火灾性能指数和氧指数值均有明显增加，表明复合材料的阻燃性能均得到进一步提高，同时发现TBBPA、Sb：0，和OM～IT之间表现出一定的阻燃协同效应；红磷／酚醛树脂体系、聚磷酸铵体系阻燃的HIPS／0MMT复合材料的抑烟性能均得到进一步改善，但溴一锑阻燃剂的加入会导致燃烧过程生烟速率和生烟量的增加。以上研究结果表明，将传统阻燃剂与插层方法结合起来对聚合物进行阻燃，一方面不仅能够发挥传统阻