錫酸鍶與聚磷酸銨協效體系對PP 的阻燃研究

陳靈智，孫會娟，張 彥，趙現偉

（衡水學院，河北 衡水 053000）

聚丙烯（PP）密度小、透明度較好，應用領域廣泛。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生,進而引發火災。因此對PP 進行阻燃處理顯得尤為重要[1-3]。APP 對PP 有較好的阻燃性能，但是APP 的熱穩定性差，與聚合物材料的相容性較低，因此，經常通過對APP 的表面改性或與其他阻燃劑的協效作用，提高APP 的阻燃效率。郝建薇[4]等用氨基硅烷偶聯劑對APP 進行表面改性，廖凱榮[5]等用聚己內酰胺（PA6）對APP 阻燃劑進行改性，改性后阻燃效果明顯。雷周橋[6]等探究APP 與季戊四醇復合來提高其阻燃性能。屈紅強[7-9]等以錫酸鋅的協效體系對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 協效研究其體系對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，通過調節pH 制備羥基錫酸鍶，之后經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使其混合均勻。制備PP 配方如表1。

表1 實驗配方

2 結果與討論

2.1 氧指數分析

含不同量阻燃劑PP 的氧指數見表。

由表2 可知，不加阻燃劑的PP 樣品的極限氧指數25.6%。隨著錫酸鍶的量增加極限氧指數也在增加，當錫酸鍶的量為15 份時，極限氧指數達到28.5%。在加入錫酸鍶的基礎上加入APP，對比只加入錫酸鍶阻燃劑，極限氧指數明顯增加。當錫酸鍶加入15 份和20 份APP 極限氧指數達到最大34.2%。錫酸鍶與APP 協效體系與只加APP 對比，加入錫酸鍶有助于提高極限氧指數。當加入15 份錫酸鍶與20 份APP 協效體系對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

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 的燃燒等級為V-2，材料極易燃燒，當單獨添加錫酸鍶阻燃劑，燃燒等級還是較高，為V-2 級。當錫酸鍶15 份與20 份APP 協效時，PP 的燃燒等級降到V-1，燃燒等級下降。錫酸鍶與APP 的協效體系使PP的燃燒等級降低。

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。有少量殘碳剩余。當往PP 中加入15 份錫酸鍶和20 份APP 時，圖中可看出阻燃材料的熱降解過程明顯推后，PP 的熱穩定性提高。APP 在200～500℃受熱時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起到阻燃作用。在800℃時，較之空白樣，PP 殘碳量有所增加。阻燃體系錫酸鍶與APP 的加入，使PP 的阻燃性能增加。

3 結論

錫酸鍶與APP 的協效體系對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、垂直燃燒測試表明，當加入15份錫酸鍶和20 份APP，極限氧指數34.2%，燃燒等級V-1，阻燃體系能夠達到較好的阻燃效果。通過熱重分析可以發現，錫酸鍶和APP 協效可使阻燃后PP 樣品的熱降解明顯推后，熱穩定性提高，殘碳量增加。