文档介绍：河北大学
硕士学位论文
膨胀型阻燃剂的改性及应用
姓名：卢光玉
申请学位级别：硕士
专业：无机化学
指导教师：马志领
2011-05
摘 要
摘 要
膨胀型阻燃剂（IFR）作为无卤、环境友好型阻燃剂，广泛用于高聚物的阻燃，不
同成分的阻燃剂用于不同的高聚物，阻燃效果相差甚远。IFR 在应用中添加量较大，相
容性较差，为了解决这些问题，我们以聚丙烯（PP）和环氧树脂（EP）为基材，做了如
下工作：
1. KDIFR 是由季戊四醇、五氧化二磷和三聚******为原料而合成的一种 IFR，但它的
酸性较强（pH≈3~4），添加量较大，为了改善 KDIFR 的性能，选用碳酸钙（CaCO3）和
碱式碳酸镁（Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O）作为协同剂和中和剂，原位改性 KDIFR，采用
熔融共混法制备了 PP/KDIFR，PP/KDIFR/MgO，PP/KDIFR/CaO，PP/KDIFR/MgO/CaO
复合材料，通过水平燃烧法、极限氧指数法（LOI）和锥形量热法（CONE）及热分析
法（TG-DTA）研究了钙-镁在该体系中的协同阻燃行为。燃烧试验结果表明，小于 %
的 MgO 或 CaO 能明显降低复合材料的自熄时间并提高其 LOI 值。锥形量热及热分析结
果表明 MgO 和 CaO 的引入，降低了 KDIFR 的酸性，推迟了膨胀过程的形成，提高了
体系的热稳定性，促进了高质量的炭层的形成，阻止 PP 降解。总之，适量的 MgO 和
CaO 在 PP/KDIFR 复合材料中起到协同阻燃作用。然而，过量 MgO 或 CaO 的加入导致
PP/KDIFR 体系缺少酸的催化作用，阻燃效果反而降低。
2．MAPP 是由三聚******-甲醛（MF）微胶囊化的聚磷酸铵（APP），也是一种很好
的 IFR，但由于其表面极性较大，与 PP 基体的相容性差。本课题研究了烷基硅油（ASO）
作为增容剂对 PP/MAPP 复合材料的影响。力学性能结果表明当 %的 ASO 加入，
PP/MAPP/ASO 的拉伸强度比 PP/MAPP 提高 41%，阻燃性能不变。偏光显微分析(POM)
和 X 射线衍射（XRD）研究表明随着 ASO 的增加，球晶的大小趋于一致，使 MAPP 在
PP 中的分散趋于均匀，ASO 增强 MAPP 粒子的 β 成核作用。扫描电镜(SEM)显示 ASO
的加入使粒子与基体间的黏结作用增强。流变研究表明 ASO 在 PP/MAPP 共混物中有润
滑作用；红外光谱分析表明 ASO 与 MAPP 主要通过分子间作用力而不是共价键起作用，
上述试验表明适量的 ASO 能提高 PP/MAPP 复合材料的相容性。
I
摘 要
3． 研究了 KDIFR、MAPP 和 APP 三种 IFR 及引入硼、铝元素对 IFR 阻燃环氧树
脂(EP)阻燃性能的影响。极限氧指数法（LOI）和水平燃烧法测试结果表明，三种阻燃
剂在 EP 中 APP 的阻燃效果最好，当 APP/EP 为 （质量比，下同）时，其 LOI 为 %，
达到难燃级水平；EP/APP 中引入铝元素或硼元素，可使阻燃效果提高，硼铝共存阻燃
效果更加突出，加入 APP 总量 %的硼酸铝可使 EP/APP 的自熄时间由 48s 降为