聚丙烯無鹵阻燃阻燃劑的研究進(jìn)展

聚丙烯無鹵阻燃阻燃劑的研究進(jìn)展

聚丙烯（pp）是一種覆蓋率好、用于人類社會生產(chǎn)和生活的一般塑料。PP易燃,極限氧指數(shù)(LOI)僅為18%,燃燒過程中會產(chǎn)生大量不易熄滅的熔滴,在PP制品的使用中存在較大的消防隱患。因此,通常對PP進(jìn)行阻燃處理,以滿足在相應(yīng)領(lǐng)域的使用要求。PP常用的阻燃劑為溴–銻系阻燃劑,其阻燃效果好,但遇火會產(chǎn)生大量有毒的煙霧和腐蝕性氣體,給火災(zāi)中人員的逃生、救援和消防等帶來巨大的困難。隨著人們環(huán)保、安全意識的增強(qiáng),開發(fā)具有低煙、無毒特性的無鹵阻燃劑成為阻燃PP研究的熱點(diǎn)問題。PP可用的無鹵阻燃劑分為填充型阻燃劑,如氫氧化鋁、氫氧化鎂等,化學(xué)膨脹型阻燃劑(IFR),如聚磷酸銨(APP)等和物理膨脹型阻燃劑,如可膨脹石墨等。其中,IFR與PP的相容性較好、添加量相對較低,以之阻燃的PP在物理力學(xué)性能上最接近含鹵阻燃PP。IFR一般由酸源化合物、碳源化合物和氣源化合物組成。APP為IFR體系中最常用的組分之一,為典型的酸源(兼具氣源功能),通常采用三聚氰胺(MEL)(氣源)、季戊四醇(PER)(炭源)與之復(fù)配組成IFR。但MEL和PER的成炭效率、炭層強(qiáng)度以及與PP的相容性都不太令人滿意,因此,研究如何提高含APP的IFR的阻燃效率成為研究的熱點(diǎn)。同時(shí),人們還通過分子設(shè)計(jì),合成出兼具酸源、炭源和氣源的阻燃劑,這類阻燃劑與PP的相容性好,阻燃效率高,也引起了業(yè)界的關(guān)注。筆者綜述了PP用IFR的研究進(jìn)展,一方面,介紹無機(jī)阻燃協(xié)效劑、新型成碳劑對含APP的IFR阻燃PP效果的影響;另一方面,介紹近期合成的新型IFR及其應(yīng)用效果。1納米zno,hnr-app的阻燃體系為了提高IFR的阻燃效果,人們常添加阻燃協(xié)效劑,阻燃協(xié)效劑分為無機(jī)和有機(jī)兩類。無機(jī)阻燃協(xié)效劑如過渡金屬氧化物、分子篩、二氧化硅及硼酸鋅等,有機(jī)阻燃協(xié)效劑如有機(jī)硅化合物和有機(jī)酸鹽等。過渡金屬氧化物、分子篩在受熱過程中可以催化IFR中APP的熱分解,促進(jìn)過程產(chǎn)物的交聯(lián),增加熔融態(tài)下阻燃體系的黏度,改善膨脹成炭過程,提高炭層強(qiáng)度,減少含磷氧元素的產(chǎn)物揮發(fā),提高殘留物的熱氧化穩(wěn)定性。有機(jī)阻燃協(xié)效劑則在增強(qiáng)IFR阻燃效果的同時(shí),還可以提高IFR與PP之間的相容性。LiNa等研究了MgO、Al2O3、Sb2O3和ZnO在PP/IFR體系中的協(xié)效作用,IFR為APP和PER的混合物(質(zhì)量比為1.5∶1),其中含Sb2O3的體系的LOI最高。當(dāng)Sb2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí),可以使阻燃PP的LOI達(dá)到36.2%,再增加Sb2O3的用量,體系的LOI反而降低。這是因?yàn)檫m量的Sb2O3一方面能和APP反應(yīng)生成交聯(lián)結(jié)構(gòu),另一方面也能催化APP與PER的反應(yīng),而Sb2O3含量過多會使APP與之過度交聯(lián),影響APP與PER充分反應(yīng)。掃描電子顯微鏡(SEM)分析表明,PP/IFR/Sb2O3體系(質(zhì)量比為73∶25∶2)在400℃下加熱30min后形成的炭層更加致密和光滑,炭層的力學(xué)強(qiáng)度有所增強(qiáng)。周箭等采用溶膠–凝膠(Sol-Gel)法,制備出以硬脂酸為有機(jī)配體的納米ZnO。以APP,MEL和多元醇為IFR,當(dāng)PP/IFR體系中的納米ZnO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時(shí),體系的LOI達(dá)到最大值,為40.3%。納米ZnO可以與APP分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),使APP的聚合度提高;在燃燒過程中可促使PP/IFR體系產(chǎn)生大量無定形的多相結(jié)晶炭,這些炭具有均一、密實(shí)、堅(jiān)韌的結(jié)構(gòu),可以防止由于炭層破裂而導(dǎo)致的燃燒氣體和燃料的遷移,從而提高體系的阻燃性。陶四平等也研究了納米ZnO(未經(jīng)表面處理)在PP/IFR中的協(xié)效作用,IFR中的APP經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑KH-570表面改性處理,研究表明,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的納米ZnO可使PP/IFR體系的阻燃達(dá)到UL94V–0級(2.0mm),所需的APP質(zhì)量分?jǐn)?shù)從30%降低到25%。R.Jeencham等研究表明,APP/硼酸鋅的復(fù)配物可以使劍麻纖維增強(qiáng)PP的阻燃性達(dá)到UL94V–0級,LOI達(dá)30%,體系配方(質(zhì)量比)為:PP∶劍麻纖維∶APP∶硼酸鋅=10∶3∶3∶1。該體系的阻燃性能和力學(xué)性能與配方為PP∶劍麻纖維∶APP=10∶3∶4的體系相當(dāng),且由于硼酸鋅價(jià)格便宜,使配方成本降低。體系在700℃下的殘?zhí)柯蕿?9.54%,而不添加硼酸鋅的阻燃體系殘?zhí)柯蕿?2.25%。這可能是由于APP與硼酸鋅反應(yīng)產(chǎn)生焦磷酸鋅,焦磷酸鋅在高溫下有助于催化體系生成高質(zhì)量的炭層。FengCaimin等分別研究了La2O3和4A分子篩在PP/IFR[IFR成分(質(zhì)量比)為:APP∶三聚氯氰衍生聚合物類成炭劑(CNCA–DA)=2∶1]體系中的協(xié)效作用。La2O3有非常高的催化效率,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的La2O3可以使PP/IFR的LOI從27.1%提高到32.5%。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的4A分子篩可使PP/IFR體系的LOI從27.1%上升到32.4%。La2O3和4A分子篩均可以改變PP/IFR的熱分解行為,使熱釋放速率峰值(PHRR)、總熱釋放量(THR)、煙生成速率(SPR)和總煙釋放量(TSP)顯著降低。SEM分析表明,La2O3和4A分子篩在燃燒中均可以促進(jìn)體系形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),形成更加連續(xù)和致密的炭層,炭層表面幾乎沒有可視的孔。X射線光電子能譜(XPS)分析顯示,含La2O3和4A分子篩的阻燃體系殘?zhí)恐?P元素和O元素的含量比沒有添加兩種物質(zhì)的PP/IFR體系高,證明在燃燒中La2O3和4A分子篩通過與APP的交聯(lián)反應(yīng)留住更多的P元素和O元素,從而形成高質(zhì)量的炭層。鄔素華等的研究也表明,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的4A分子篩,可以顯著提高IFR(APP/PER)在PP中的阻燃效果。周凱朋等將用硅烷偶聯(lián)劑KH–550表面處理過的凸凹棒土(AT)與APP和MEL進(jìn)行復(fù)配,當(dāng)配比(質(zhì)量比)為PP∶APP∶MEL∶AT=10∶3∶2∶1時(shí),阻燃PP的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度相對于不含AT的配方(PP∶APP∶MEL=10∶3∶2)分別上升了17.8%,22.5%和7.2%,LOI由25.5%上升到27.3%,由此證明,AT可以顯著改善APP/MEL阻燃PP體系的力學(xué)強(qiáng)度,并且使體系的阻燃性能提高。有機(jī)硅化合物不但可以協(xié)效阻燃IFR,而且可以作為表面改性劑,使IFR具有疏水性。劉婧妍等通過采用有機(jī)硅樹脂包覆IFR,得到了一種超疏水IFR。IFR的成分(質(zhì)量比)為APP∶三嗪系成炭劑(CFA/SiO2)=76∶19∶5,當(dāng)IFR∶有機(jī)硅=19∶1(質(zhì)量比)時(shí),阻燃劑即表現(xiàn)出超疏水性。改性IFR使阻燃PP體系的耐水性能得到提高,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的改性IFR的阻燃PP體系,經(jīng)過耐水測試后,阻燃等級仍為UL94V–0級,而體系的阻燃劑水抽出率僅為0.32%。另外,改性IFR與PP基體的相容性得到提高,因此使IFR阻燃的PP體系的力學(xué)性能得到一定程度的提高。吳濤等采用甲基三氯硅烷為表面改性劑,對APP,MEL和淀粉組成的IFR進(jìn)行表面處理,處理后的阻燃劑具有優(yōu)異的疏水性,且與PP的相容性更好。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27%的甲基三氯硅烷改性IFR阻燃的PP體系即可達(dá)到UL94V–0級,而未改性IFR則需要加入30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))才能達(dá)到UL94V–0級。CaoKun等合成了一種含硅阻燃協(xié)效劑,含有N-取代烷氧基受阻胺硅烷(Si-NORs,其中,Si代表硅烷,NORs代表N-取代烷氧基受阻胺,其結(jié)構(gòu)式見圖1)。當(dāng)Si-NORs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí),可使質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的IFR[APP∶PER∶MEL=2∶1∶1(質(zhì)量比)]阻燃的PP的垂直燃燒達(dá)到UL94V–0級,LOI為32%。加入Si-NORs提高了IFR與PP的相容性,使阻燃PP的熱穩(wěn)定性、抗UV性、力學(xué)性能和殘?zhí)苛肯啾萈P/IFR都得到提高。WangJunsheng等以三聚氰胺焦磷酸鹽(MP)和PER組成IFR[MP∶PER=1.6∶1(質(zhì)量比)],以有機(jī)蒙脫土(OMMT)為協(xié)效劑,對PP進(jìn)行阻燃,研究表明,PP∶IFR∶OMMT=79∶19∶1(質(zhì)量比)的阻燃體系的垂直燃燒可達(dá)到UL94V–0級,LOI為31.5%,加入OMMT可以顯著降低IFR阻燃PP體系的SPR,TSP和燃燒釋放的有毒氣體濃度。LiuCong以苯基磷酸鑭(LaPi)為協(xié)效劑,協(xié)效IFR(APP,PER和MEL)阻燃PP。當(dāng)PP∶IFR∶LaPi=80∶17∶3(質(zhì)量比)時(shí),阻燃PP體系的垂直燃燒可達(dá)UL94V–0級,LOI為31%。而PP∶IFR=4∶1(質(zhì)量比)的阻燃體系的垂直燃燒僅為UL94V–2級,LOI為26.8%,說明LaPi對IFR的阻燃效果有顯著的增強(qiáng)作用。2ppa和peta在阻燃過程及殘?zhí)糠矫娴膽?yīng)用傳統(tǒng)APP膨脹型阻燃PP體系中使用的炭源最常用的是PER、甘露醇和山梨醇等多元醇,其缺點(diǎn)是在熔融共混加工過程中易于發(fā)生反應(yīng),且與PP基材不相容,造成材料力學(xué)性能嚴(yán)重?fù)p失等問題,因此阻礙了APP膨脹型阻燃PP的工業(yè)化作用。因此,合成新型的成炭劑,提高其與PP基材的相容性以及加工穩(wěn)定性,成為APP膨脹型阻燃體系研究的熱點(diǎn)。J.Alongi等以環(huán)糊精納米海綿體(NS)作為炭源和氣源,與APP復(fù)配成IFR,用于PP的無鹵阻燃處理。NS熱穩(wěn)定性高(可承受300℃),具有3D納米多孔腔體結(jié)構(gòu),在熔融加工中APP顆?？梢赃M(jìn)入NS空隙中,在高溫下“原位”分解生成磷酸。NS在磷酸存在下脫水,釋放水蒸氣,迅速發(fā)泡成炭,使PP的阻燃性能提高。純PP在700℃下的殘?zhí)柯蕿?.5%,而PP/NS/APP(NS和APP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為7.5%)的殘?zhí)柯蕜t高達(dá)6%。錐形量熱儀(CONE)測試結(jié)果表明,PP/NS體系的SPR,TSP和比消光面積(SEA)相比純PP都明顯降低。NS和APP復(fù)配使PP的燃燒時(shí)間從56s延長到139s,燃燒速率從1.8mm/s降低到0.7mm/s,使PP的PHRR從1541kW/m2降低到910kW/m2。FengCaimin等合成了一種新型成炭劑CNCA–DA(其結(jié)構(gòu)式見圖2),該化合物分子結(jié)構(gòu)中含有苯胺基、三嗪環(huán)和乙二胺等基團(tuán)。他們以APP與CNCA–DA復(fù)配為IFR,分析了PP/IFR體系的阻燃機(jī)理:體系受熱后,CNCA–DA在APP分解產(chǎn)生的聚磷酸催化下,生成含N元素和P元素的多芳烴,多芳烴環(huán)和APP交聯(lián),形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而降低了聚磷酸的揮發(fā)性,使更多的P元素參與到炭層的生成過程中。將PP/IFR高溫下的殘?zhí)坑盟莺?使用激光拉曼光譜(LRS)、XPS和能譜儀(EDS)分析表明,殘?zhí)恐泻惺约叭鐖D3所示的P—O—C和P—O—P的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。LiuJie等合成了一種新型成炭劑聚對苯二甲酰對苯二胺(PETA),PETA與PP的相容性好,且熔點(diǎn)較高,不會在與APP的共混過程中融化。并研究了PETA在PP/IFR體系中的阻燃效果(IFR為含APP的混合物),當(dāng)PP∶IFR∶PETA=70∶27∶4.5(質(zhì)量比)時(shí),體系的LOI最高,為32.3%,垂直燃燒達(dá)到UL94V–0級。當(dāng)再增加PETA用量時(shí),體系的LOI降為32%,證明過高的PETA會降低體系的成炭能力。SEM分析表明,PETA可以和IFR膨脹體系形成交聯(lián)網(wǎng)狀炭層,合適的添加量可以增強(qiáng)炭層的密度和熱穩(wěn)定性,提高PP混合物的阻燃性。FTIR分析表明,高溫下,APP可以催化PETA形成高熱穩(wěn)定性的致密炭層。炭層中含有對氰基苯甲?；鶊F(tuán)、三嗪環(huán)和碳二亞胺的結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)使炭層具有高的熱穩(wěn)定性。HuangJianqian等以硫代磷酰氯、PER和苯基膦酰二氯為原料合成了一種新型成碳劑——二(1-硫代-1-磷雜-2,6,7-三氧雜雙環(huán)[2,2,2]辛烷-4-亞甲基)苯基磷酸酯(BSPPO)(其結(jié)構(gòu)式見圖4)。將BSPPO和APP、三聚氰胺聚磷酸鹽(MPP)復(fù)配成IFR,用于PP阻燃。PP/IFR配方為PP∶APP∶MPP∶BSPPO=70∶14∶8∶8(質(zhì)量比)時(shí),體系可達(dá)到垂直燃燒UL94V–0級,LOI為32%。在燃燒中PP/IFR可形成高質(zhì)量炭層,無PP熔體滴落,CONE測試后的殘?zhí)康腟EM照片表明,炭層表面光滑致密。PP/IFR體系的耐水性極佳,在70℃的水中浸泡7d后,LOI由32.0%降到28.6%,垂直燃燒仍為UL94V–0級,失重率為0.3%,體系各項(xiàng)指標(biāo)均高于以PER為成炭劑的PP/APP/MPP/PER體系。楊坤等以三聚氯氰、乙胺、乙醇胺和乙二胺為原料,合成了4種不同聚合度(分別為5,10,30和40)的成炭–發(fā)泡劑(CFA),研究了發(fā)泡劑在組成為PP∶APP∶CFA∶納米二氧化硅=81∶13.68∶3.42∶0.9(質(zhì)量比)的阻燃PP體系中的作用。研究表明,隨著CFA聚合度的增加,阻燃PP體系的阻燃效率相應(yīng)提高;CFA聚合度的變化對阻燃PP體系的力學(xué)性能影響不大。當(dāng)CFA的聚合度為40時(shí),阻燃PP體系的阻燃性能最佳,垂直燃燒可達(dá)到UL94V–0級,LOI達(dá)到28.2%,氮?dú)鈿夥障?00℃時(shí)的殘?zhí)柯蔬_(dá)8.7%。王琦等通過熔融擠出的方法制備了低熔點(diǎn)尼龍成炭劑(NCA),成分為尼龍(PA)6∶CaCl2∶OMMT=19∶1∶5(質(zhì)量比)。CaCl2的加入使PA6的結(jié)晶度降低,趨于無定形,差示掃描量熱(DSC)測試表明,NCA的熔融峰為190℃(PA6為221℃),其熔點(diǎn)接近PP的加工溫度。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)阻燃PP配方為PP∶APP∶MPP∶NCA=35∶8∶4∶3(質(zhì)量比)時(shí),垂直燃燒可以達(dá)到UL94V–0級,并通過850℃灼熱絲測試。該阻燃體系適用于生產(chǎn)玻纖增強(qiáng)阻燃PP,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~30%的玻纖不影響體系的阻燃性。D.Enescu等用APP和一種含三嗪環(huán)的化合物PPMTriazineHF(IS,其結(jié)構(gòu)式見圖5)復(fù)配成一種新的膨脹型阻燃劑[APP∶PPMTriazineHF=3∶1(質(zhì)量比)]。研究表明,相對于純PP,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的IS的阻燃PP的LOI由純PP的19%提高到31%,垂直燃燒達(dá)到UL94V–0級,PHRR下降了91%,THR下降了42%,質(zhì)量平均損失率下降了92%,TSP下降了58%。并對比了APP/PPMTriazineHF和APP/PER阻燃劑(質(zhì)量比均為3∶1)的熱失重?cái)?shù)據(jù),在800℃下的殘?zhí)柯是罢邽?8%,后者為18%,證明與PER相比,PPMTriazineHF與APP的協(xié)效性更好。3阻燃劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)R.V.Adivarekar等以新戊二醇與三氯氧磷反應(yīng)得到新戊二醇膦酰二氯(NGPC),再將NGPC與4-苯基苯酚反應(yīng)得到白色固體含磷無鹵阻燃劑4-聯(lián)苯基新戊二醇磷酸酯(其結(jié)構(gòu)式見圖6)。該阻燃劑可以提高PP的熱穩(wěn)定性,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的4-聯(lián)苯基新戊二醇磷酸酯,可使PP的熱分解溫度由391.64℃提高到436.92℃。該阻燃劑可以顯著提高PP的LOI,當(dāng)該阻燃劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時(shí),阻燃PP的LOI由18%提高到26%。TsaiKuang-Chung等將PER、磷酸和六甲氧基甲基三聚氰胺(HMMM)反應(yīng)得到阻燃劑N–P(其結(jié)構(gòu)式見圖7),研究了N–P對PP阻燃性的影響。通過XPS分析,對比了空氣中700℃下形成的炭層表面被氧化的碳原子(記為COX)與脂肪族、芳香族和其它未被氧化的碳原子(記為Ca)的比例(二者之比記為COX/Ca),結(jié)果發(fā)現(xiàn),添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的N–P的PP炭層COX/Ca為0.25,而添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的N–P的COX/Ca為0.20,證明N–P延緩了膨脹炭層的降解,隨著N–P含量的增加,炭層熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。CONE測試結(jié)果表明,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的N–P,可以使PP的PHRR由517.1kW/m2下降到273.7kW/m2,點(diǎn)燃時(shí)間(TTI)由36s降至30s,火增長速率指數(shù)(FGRI)由3.5kW/(m2·s)降到1.29kW/(m2·s)。LiYi-Luen等研究指出,當(dāng)N–P質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí),阻燃PP的LOI為30%,800℃下的殘?zhí)柯蕿?.7%;而當(dāng)N–P質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí),阻燃PP的LOI則高達(dá)40%,800℃下的殘?zhí)柯矢哌_(dá)12.9%;二者均為UL94V–0級,燃燒不產(chǎn)生滴落。能量色散X射線熒光光譜(EDX)分析表明,當(dāng)N–P質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí),阻燃PP的燃燒產(chǎn)物中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.25%,而燃燒前為2.62%,證明炭層中含有大量的磷化合物,磷元素參與了炭層的生成。XiangHaiwang等以PER、三氯氧磷和雙氰胺合成了阻燃劑螺環(huán)磷酰雙氰胺酯(SPDC)(其結(jié)構(gòu)式如圖8),該阻燃劑兼具酸源、氣源和炭源,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的SPDC的PP垂直燃燒達(dá)到UL94V–0級,LOI為32.5%。CONE測試表明,相對于純PP,SPDC阻燃的PP的PHRR由1267kW/m2降至199.6kW/m2,THR由146.6MJ/m2降至105.2MJ/m2,煙釋放峰值(SPR)由0.11m2/s下降到0.05m2/s,TSP由16.7m2下降到13.7m2。SEM分析表明,SPDC阻燃的PP的殘?zhí)勘砻鏋橹旅芫坏奶繉?高質(zhì)量的炭層賦予材料良好的阻燃性和抗滴落性。SPDC與PP的相容性良好,不像其它膨脹阻燃劑那樣容易惡化阻燃PP的沖擊強(qiáng)度,與未加SPDC相比,當(dāng)SPDC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%時(shí),阻燃PP的沖擊強(qiáng)度僅降低8.6%。SPDC還可以和APP復(fù)配阻燃PP,如配方為PP∶APP∶SPDC=28∶9∶3(質(zhì)量比)體系的LOI高達(dá)38.5%。ShaoZhubao等使用乙二胺與結(jié)晶Ⅰ型APP通過離子交換反應(yīng)得到改性APP(MAPP),該MAPP不需要輔以氣源和炭源化合物,可以單獨(dú)用于PP的阻燃。經(jīng)改性后,MAPP的水溶性由1.80g/(100mL)降到1.24g/(100mL)。當(dāng)MAPP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí),阻燃PP的LOI可達(dá)到32.5%,垂直燃燒達(dá)到UL94V–0級(1.6mm);而含未改性APP質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%的PP的LOI只有20.9%,1.6mm試樣的垂直燃燒沒有阻燃等級。CONE測試表明,當(dāng)MAPP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%時(shí),阻燃PP/MAPP體系的熱釋放速率、質(zhì)量損失速率和SPR相對PP/APP體系顯著降低,尤其是FGR和SPR分別降低了89.1%和63.2%。FTIR分析表明,MAPP分子中C—N鍵斷裂后,形成C=C雙鍵和含有如P—N—C和C—N的一些穩(wěn)定結(jié)構(gòu),從而使成炭能力迅速提高,在阻燃PP表面形成連續(xù)和致密的炭層。ShaoZhubao等研制了一種單組分膨脹型阻燃劑——哌嗪改性APP(PA–APP,其結(jié)構(gòu)式見圖9)。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)22%的PA–APP,可以使阻燃PP的LOI達(dá)到31.2%,垂直燃燒為UL94V–0級。CONE測試表明,當(dāng)阻燃劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%時(shí),與APP阻燃PP相比,PA–APP阻燃PP的FGR和SPR分別降低了86.4%和78.2%。TG,FTIR和XPS分析表明,PA–APP阻燃PP的燃燒過程中產(chǎn)生的含P—N—C結(jié)構(gòu)的化合物賦