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聚丙烯是一種綜合性能優異的通用塑料，在汽車、家電、電子產品、復合材料等領域應用廣泛。當今社會對材料使用過程中的安全性要求越來越高，聚丙烯本身是一種易燃材料，因此其阻燃問題已經成為在許多領域應用的關鍵。尤其是近年來對環保和綠色材料的關注，不僅要求實現聚丙烯阻燃，而且還要求阻燃劑無鹵、低煙、低毒等，膨脹型阻燃劑因而成為聚丙烯無鹵阻燃技術的最佳策略。然而，當前的膨脹型阻燃劑添加量比較大，嚴重影響力學性能、熱穩定性、光澤度等性能，無法滿足日益發展的下游技術和產品的要求。
高效阻燃聚丙烯效果圖
寧波材料所李娟研究員等人提出一種簡單的方法，在商品膨脹阻燃劑體系中引入功能性催化劑，催化高效阻燃的同時，兼顧相容性。前期的研究已經實現了使膨脹阻燃劑添加量降低40wt%，為目前國際上該類膨脹阻燃劑體系最高效率。然而由于該功能性催化劑本身有顏色，雖然僅添加微量，但是也使材料變色。顏色是材料使用過程中消費者非常關注的性能，所以如何在實現高效阻燃的同時保持聚丙烯的本色成為該方法走向應用的關鍵。本年度在前期的工作基礎上，通過技術改進取得了新的進展，可以在保持較高阻燃效率的前提下實現材料淺色或白色的效果，這一工作為該高效膨脹阻燃體系向應用發展推進了一步。
膨脹阻燃PP的沖擊強度
相關研究成果發表在J. Anal. Appl. Pyrol.（DOI:10.1016/j.jaap.2016.03.007），Polym. Adv. Technol.,（DOI:10.1002/pat.3786），J. Mater. Chem. A（2013, 1:15242-15246）和RSC Adv.（2014, 4:32902-32913）；申請專利3件（ZL201310315174.2，CN201310314817.1，CN2015109818176 ）。此項研究也得到了國家自然科學基金和寧波市科技創新團隊項目的資助。
大贈送阻燃小知識3類常用的PP塑料阻燃劑1溴系阻燃劑大部分溴系阻燃劑在200-300℃下會分解，此溫度范圍正好也是聚丙烯的分解溫度范圍，所以在聚丙烯受熱分解時，溴系阻燃劑也開始進行分解，并能捕捉其降解反應生成的自由基，從而延緩或終止燃燒的鏈反應。同時釋放出的HBr本身是一種難燃氣體，這種氣體密度大，可以覆蓋在材料的表面，起到阻隔表面可燃氣體的作用，也能抑制材料的燃燒。溴系阻燃劑的主要缺點是降低被阻燃基材的抗紫外線穩定性，燃燒時生成較多的煙、腐蝕性氣體和有毒氣體，使其應用受到了一定限制。2磷系阻燃劑磷系阻燃劑起阻燃作用在于促使高聚物初期分解時的脫水而碳化。這一脫水碳化步驟必須依賴高聚物本身的含氧基團，對于本身結構具有含氧基團的高聚物。它們的阻燃效果會好些。對于聚丙烯來講，由于本身的分子結構沒有含氧的基團，單獨使用磷系阻燃劑時阻燃效果不佳，但是如果與(0H)3和Mg(OH)2等復配即可產生協同效應，從而得到良好的阻燃效果。3磷-氮系阻燃劑磷-氮系阻燃劑又稱膨脹型阻燃劑，含有這類阻燃劑的高聚物受熱時，表面能夠生成一層均勻的碳質泡沫層，起到隔熱、隔氧、抑煙的作用，并防止產生熔滴現象，故具有良好的阻燃性能。膨脹型阻燃體系一般由三個部分組成：酸源(脫水劑)，碳源(成碳劑)和氣源(氮源、發泡源)。膨脹型阻燃劑主要通過形成多孔泡沫碳層在凝聚相起阻燃作用。磷一氮系阻燃劑具有無鹵、低煙、低毒的優點。
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