阻燃聚丙烯_蒙脱土纳米复合材料的燃烧性能

第36卷第4期2006年4月

中国科学技术大学学报

JOURNALOFUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA

Vol.36,No.4Apr.2006

文章编号:025322778(2006)0420408205

3

阻燃聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的燃烧性能

何淑琴,胡　源,宋　磊,唐　勇

(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,安徽合肥230027)

摘要:采用X射线衍射和透射电镜对所制备的聚丙烯/蒙脱土(PP/MMT)插层纳米复合材料的结

构进行表征;通过热分析、锥形量热、氧指数、垂直燃烧测试对其热解和燃烧性能进行了研究.热分析表明蒙脱土片层在热解过程中显示出能量阻隔作用,提高了材料的热稳定性和成炭量;蒙脱土片层与膨胀型阻燃剂之间的协效作用使得纳米复合材料热释放速率、CO与CO2释放量及比消光面积明显降低;将不同阻燃级别的材料制成电视机壳进行全尺寸锥形量热仪实验表明,V20级别的阻燃聚丙烯材料的火灾危险性最小.

关键词:阻燃;聚丙烯;纳米复合材料;燃烧性能;热解中图分类号:O632.12;O643.2+1　　　文献标识码:A

Combustionpropertiesofpolypropylene/HEShu2qin,HUYuan,(StateofFiCHefei230027,China)

Abstract:thepreparedpolypropylene/montmorillonite(PP/MMT)nanocompositeswithX2raydiffraction(XRD)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM),theirthermaldegradationmechanismandcombustionpropertieswereinvestigatedbythermalgravimetry(TG),conecalorimetry,limitedoxygenindex(LOI),andUL94tests.ItisshownthatthereexistsanenergybarriereffectduringthePP/MMTnanocompositespyrolysisprocess,whichimprovesthermalstabilityandcharresidueformationofthematerials.Thesynergismeffectbetweenintumescentflameretardant(IFR)andMMTcanalsobeobserved,whichfurtherreducestheheatreleaserate(HRR),smokespecificextinctionarea(SEA),COandCO2productionofcombustion.FullscaleconecalorimetryexperimentsonTVshellsmadeofdifferentflame2retardantratingpolypropylenecompositematerialsindicatethattheonewithV20ratingisofthelowestfirerisk.

Keywords:flameretardant;polypropylene;nanocomposites;combustionperformance;thermaldegradation

0　引言

聚丙烯材料的阻燃性能一直是人们关注的研究领域.目前国内外的文献报道中一般都采用添加卤

系阻燃剂提高其阻燃性能[1].由于含卤系阻燃剂的材料燃烧时释放出大量烟气和有毒或腐蚀性气体,不利于火灾扑救和人员疏散,并可能产生二次污染,因此开发无卤阻燃聚丙烯材料成为研究趋势[2].

3收稿日期:2005212228;修回日期:2006202220

基金项目:国家自然科学基金(50476026)和高等学校博士学科点专项科研基金(20040358056)资助.作者简介:何淑琴,女,1983年生,硕士生.

通讯作者:胡源,教授,博士生导师.E2mail:yuanhu@ustc.edu.cn;Tel(Fax):0551-

3601664