APP阻燃劑下車用PS改性氧化石墨烯阻燃材料的性能分析

袁愛春

摘? ? ? 要： 利用SEM、TG、MFR等測試手段研究聚苯乙烯接枝改性氧化石墨烯阻燃復合材料（APP為阻燃劑）的性能。研究結果表明：APP無法跟聚合物之間產生良好相容狀態，APP發生了明顯團聚。試樣表面區域同樣形成了不連續界面，使APP與PS獲得更高的相容性。當APP添加量較低時，KH570改性GO-PS可以發揮明顯增容效果，有助于促進阻燃劑與聚合物發生相容的過程。以KH570改性處理后的GO-PS能夠使試樣表面產生炭保護層，使試樣獲得更強的阻燃能力。試樣中添加10%APP后獲得了比原始PS試樣更高的抗拉強度并且具備更優耐沖擊性能。所有試樣MFR都隨溫度升高而增大，熔體獲得了更強流動能力，導致試樣較易在燃燒階段發生滴落的情況。按照1∶1比例加入 KH570改性GO-PS與APP試樣具備更高熔體黏度，有效減少滴落情況。

關? 鍵? 詞：氧化石墨烯;聚苯乙烯;APP阻燃劑;性能表征

中圖分類號：TQ 317? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ?文章編號： 1671-0460（2020）09-1876-04

Abstract： SEM， TG， MFR and other test methods were used to study the performance of polystyrene grafted modified GO flame retardant composites （APP as flame retardant）.The results showed that APP could not produce a good compatible state with the polymer， and APP agglomeration was obvious.The surface area of the sample also formed a discontinuous interface， which made APP and PS achieve higher compatibility.When the amount of APP was low， KH570 modified GO-PS could play a significant role in increasing the volume， helping to promote the compatibility of flame retardant and polymer.After modification with KH570， GO-PS produced a carbon protective layer on the surface of the sample， so that the sample obtained stronger flame retarding ability.10%APP was added to the sample to obtain higher tensile strength and better impact resistance than the original PS sample.The MFR of all samples increased with the increase of temperature， and the melt gained stronger flow capacity， leading to the sample being more prone to dripping in the combustion phase. Adding KH570 at 1∶1 ratio to modify GO-PS and APP samples had higher melt viscosity， effectively reducing dripping.

Key words： Graphene oxide; Polystyrene; APP flame retardant; Performance characterization

聚苯乙烯（PS）屬于一類應用廣泛的高分子材料，具備輕質、耐介質腐蝕、易加工等多項優異性能，這使其成為電器絕緣層、精密儀器、建筑等行業的重要應用材料[1-2]。由于PS的極限氧指數較低，較易受熱在空氣中燃燒，同時在燃燒期間產生明顯熔滴，這對PS在防火領域的應用造成了明顯限制[3-6]。針對最近幾年建筑結構較易發生火災事故的情況，應選擇合適的改進技術來提升PS阻燃能力，從而為人們的生活和生產提供可靠的安全保障。

無鹵阻燃劑受到高溫作用后產生的煙量很低，并且不會對人體產生明顯毒害作用，目前得到了大量應用。現階段，磷系與無機阻燃劑屬于市場上應用較為廣泛的兩種無鹵阻燃劑，考慮到上述阻燃劑都是利用混合的方式添加到聚合物基體內，因此面臨著不同組分之間無法形成均勻相容的缺陷[7-11]。因此，已有很多學者針對上述情況開展了深入分析，石亞楠等以包含甲基膦酸二甲酯（DMMP）在內的多種添加劑共同配制得到無鹵阻燃材料，之后對DMMP的添加比例進行了合理優化使試樣獲得了高達26%的極限氧指數[12]。龍岱昀在PS基體中加入氧化硅顆粒與LDH層狀組織制得復合阻燃材料，使試樣LOI提高到了21%[13]。

隨著聚合物內添加更高比例的阻燃劑后，會引起無法良好相容的問題，而加入的阻燃劑含量太少時則無法發揮良好阻燃作用，這就要求設計一種能在低添加量條件下就可以實現優異阻燃性的添加

劑[14-17]。本文主要研究了以KH570來實現PS接枝改性，同時在KH570中加入氧化石墨烯得到改性后的GO-PS，文獻[18]給出了具體制備流程。之后把聚磷酸銨（APP）和GO-PS共同加入至PS內制得復合阻燃材料，最后測試了復合材料各項阻燃參數。本文在前人研究的基礎上，為了提高氧化石墨烯阻燃性能，利用SEM、TG、MFR等測試手段研究聚苯乙烯接枝改性氧化石墨烯阻燃復合材料（APP為阻燃劑）的性能。

3）以KH570改性處理后的GO-PS能夠使試樣表面產生炭保護層，使試樣獲得更強的阻燃能力。可以利用APP與KH570改性GO-PS來實現協同阻燃的作用。試樣中添加10%APP后獲得了比原始PS試樣更高的抗拉強度，并且具備更優耐沖擊性能。

4）所有試樣MFR都隨溫度升高而增大，熔體獲得了更強流動能力，導致試樣較易在燃燒階段發生滴落的情況。按照1∶1比例加入 KH570改性GO-PS與APP試樣具備更高熔體黏度，有效減少滴落情況。

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