錫酸鍶與聚磷酸銨協(xié)效體系對(duì)PP 的阻燃研究

陳靈智，孫會(huì)娟，張 彥，趙現(xiàn)偉

（衡水學(xué)院，河北 衡水 053000）

聚丙烯（PP）密度小、透明度較好，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。但由于聚丙烯易燃，在燃燒過程中不僅放出大量的熱而且伴有熔融物產(chǎn)生,進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。因此對(duì)PP 進(jìn)行阻燃處理顯得尤為重要[1-3]。APP 對(duì)PP 有較好的阻燃性能，但是APP 的熱穩(wěn)定性差，與聚合物材料的相容性較低，因此，經(jīng)常通過對(duì)APP 的表面改性或與其他阻燃劑的協(xié)效作用，提高APP 的阻燃效率。郝建薇[4]等用氨基硅烷偶聯(lián)劑對(duì)APP 進(jìn)行表面改性，廖凱榮[5]等用聚己內(nèi)酰胺（PA6）對(duì)APP 阻燃劑進(jìn)行改性，改性后阻燃效果明顯。雷周橋[6]等探究APP 與季戊四醇復(fù)合來提高其阻燃性能。屈紅強(qiáng)[7-9]等以錫酸鋅的協(xié)效體系對(duì)PP 的阻燃研究，取得了良好的效果。本文擬通過自制的錫酸鍶與APP 協(xié)效研究其體系對(duì)PP 的阻燃。

1 材料制備

1.1 錫酸鍶的合成步驟

將錫酸鈉和氯化鍶分別溶于燒杯中，攪拌，按1∶1 的反應(yīng)，通過調(diào)節(jié)pH 制備羥基錫酸鍶，之后經(jīng)過高溫灼燒制備錫酸鍶阻燃劑。

1.2 阻燃PP 的制備

按照配方稱好藥品，然后把所配的樣品用開煉機(jī)使其混合均勻。制備PP 配方如表1。

表1 實(shí)驗(yàn)配方

2 結(jié)果與討論

2.1 氧指數(shù)分析

含不同量阻燃劑PP 的氧指數(shù)見表。

由表2 可知，不加阻燃劑的PP 樣品的極限氧指數(shù)25.6%。隨著錫酸鍶的量增加極限氧指數(shù)也在增加，當(dāng)錫酸鍶的量為15 份時(shí)，極限氧指數(shù)達(dá)到28.5%。在加入錫酸鍶的基礎(chǔ)上加入APP，對(duì)比只加入錫酸鍶阻燃劑，極限氧指數(shù)明顯增加。當(dāng)錫酸鍶加入15 份和20 份APP 極限氧指數(shù)達(dá)到最大34.2%。錫酸鍶與APP 協(xié)效體系與只加APP 對(duì)比，加入錫酸鍶有助于提高極限氧指數(shù)。當(dāng)加入15 份錫酸鍶與20 份APP 協(xié)效體系對(duì)PP 的阻燃效果最好。

表2 添加不同含量阻燃劑的PP 的氧指數(shù)

2.2 垂直燃燒分析不同含量阻燃劑PP 的垂燃燒性見表3。

表3 添加不同含量阻燃劑的PP 垂直燃燒性能

由表3 可知，不加阻燃劑，PP 的燃燒等級(jí)為V-2，材料極易燃燒，當(dāng)單獨(dú)添加錫酸鍶阻燃劑，燃燒等級(jí)還是較高，為V-2 級(jí)。當(dāng)錫酸鍶15 份與20 份APP 協(xié)效時(shí)，PP 的燃燒等級(jí)降到V-1，燃燒等級(jí)下降。錫酸鍶與APP 的協(xié)效體系使PP的燃燒等級(jí)降低。

2.3 PP 的熱重圖不同PP 的熱重圖見圖1。

圖1 PP 的熱重圖

由圖1 可知，PP 的熱分解溫度在210～470℃，分解過程較快。有少量殘?zhí)际Ｓ唷．?dāng)往PP 中加入15 份錫酸鍶和20 份APP 時(shí)，圖中可看出阻燃材料的熱降解過程明顯推后，PP 的熱穩(wěn)定性提高。APP 在200～500℃受熱時(shí)降解可生成有偏磷酸，偏磷酸使PP 脫水碳化，碳化后的碳化物為隔熱隔氧物質(zhì)起到阻燃作用。在800℃時(shí)，較之空白樣，PP 殘?zhí)剂坑兴黾印Ｗ枞俭w系錫酸鍶與APP 的加入，使PP 的阻燃性能增加。

3 結(jié)論

錫酸鍶與APP 的協(xié)效體系對(duì)PP 的阻燃研究中，將錫酸鍶與APP 以不同比例加入PP 中，通過極限氧指數(shù)、垂直燃燒測(cè)試表明，當(dāng)加入15份錫酸鍶和20 份APP，極限氧指數(shù)34.2%，燃燒等級(jí)V-1，阻燃體系能夠達(dá)到較好的阻燃效果。通過熱重分析可以發(fā)現(xiàn)，錫酸鍶和APP 協(xié)效可使阻燃后PP 樣品的熱降解明顯推后，熱穩(wěn)定性提高，殘?zhí)剂吭黾印?/p>