可膨脹石墨和三聚氰胺磷酸鹽阻燃聚苯乙烯

??????? 聚苯乙烯（PS）是一種使用量?jī)H次聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）的熱塑性聚合物，因優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性能、電氣特性和化學(xué)穩(wěn)定性能，廣泛運(yùn)用于電子電氣、工程建筑和包裝等領(lǐng)域。但是，易燃性與脆性的缺陷很大程度限定了聚苯乙烯的應(yīng)用的范圍。因而，分析聚苯乙烯的阻燃與增韌對(duì)減少其火災(zāi)危險(xiǎn)性、提高材料的綜合性能、增加其應(yīng)用領(lǐng)域以及廷長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈有著非常重要的理論與實(shí)際意義。

最近，四川大學(xué)白時(shí)兵副教授以及研究組王剛博士使用可膨脹石墨（EG）與三聚氰胺磷酸鹽（MP）協(xié)同作用，改性制取了阻燃、增韌聚苯乙烯復(fù)合材料（阻燃劑添加量均為20%）。并利用TGA、MCC、CONE、UL94測(cè)試、抗沖擊性測(cè)試等對(duì)復(fù)合材料的耐熱穩(wěn)定性、燃燒特性、力學(xué)特性等完成了系統(tǒng)分析。TGA分析數(shù)據(jù)顯示，在N2和空氣氣氛下，800℃時(shí)PS/MP/EG（1：2）復(fù)合材料的殘?zhí)剂烤蓪?shí)現(xiàn)12wt％以上，且N2情況下，復(fù)合材料的熱分解溫度有比較顯著提高。接著，研究人員對(duì)復(fù)合材料的燃燒特性完成分析分析：氧指數(shù)測(cè)試顯示PS/MP/EG（1：2）復(fù)合材料極限氧指數(shù)可提高至28.0％，UL-94測(cè)試結(jié)果為1.6mm樣條V-0級(jí)別。微型燃燒熱量計(jì)（MCC）和錐形量熱（CONE）分析表明，PS/MP/EG（1：2）復(fù)合材料的熱釋放速度和總放熱量顯著減少，CONE測(cè)出復(fù)合材料Peak-HRR和Peak-SPR分別下降71.5％和68.6％。利用引進(jìn)EG和MP，PS復(fù)合材料殘?zhí)剂客瑯佑休^大幅提高。綜合以上分析結(jié)果顯示，EG和MP對(duì)PS的阻燃有著協(xié)同作用，可以催化PS成炭，產(chǎn)生致密的厚炭層，起阻隔阻燃的功效。

接著，研究人員對(duì)PS/MP/EG復(fù)合材料的阻燃機(jī)理開(kāi)展具體分析：當(dāng)復(fù)合材料暴露在火里時(shí)，EG和MP迅速氧化分解可產(chǎn)生很多惰性氣體（SO2，H2O，NH3等），可稀釋燃料和氧氣的濃度。另外形成相應(yīng)致密的炭層，起著隔熱，隔氧及其組個(gè)熱解產(chǎn)物的功能。因?yàn)闅庀嗪湍巯嗟碾p重功能，材料的阻燃性能取得較大的提升。之后，研究人員PS復(fù)合材料的力學(xué)特性開(kāi)展檢測(cè)。數(shù)據(jù)顯示：與純PS對(duì)比，PS/EG和PS/MP/EG（1：2）的沖擊強(qiáng)度分別提升了50.5％和44.2％。這是由于EG具備扁平多層結(jié)構(gòu)，粒徑很細(xì)，EG薄片在斷裂環(huán)節(jié)中產(chǎn)生能量吸收效應(yīng)?？偟膩?lái)說(shuō)，此項(xiàng)對(duì)于另外提升PS材料阻燃、韌性的研究依然很有特色的，為PS無(wú)鹵阻燃及增韌改性研究帶來(lái)了許多新的思路、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。對(duì)帶動(dòng)改性PS材料或是其它相關(guān)行業(yè)等具備一定的的科學(xué)研究意義。

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