leyu乐鱼体育官方网站玻纤含量对无卤阻燃玻纤增强聚丙烯的阻燃性能有哪些影响？

　　leyu乐鱼体育官方网站leyu乐鱼体育官方网站leyu乐鱼体育官方网站玻纤增强聚丙烯(PP/GF)具有低密度、良好耐热耐蠕变性能、高性价比等优点，目前被广泛应用于电子电器、航天航空、汽车等工业，制备轻量化、薄壁化零部件以替代钢材、工程塑料等材料。

　　PP的极限氧指数(LOI)约为17.0%，属于易燃材料，燃烧时伴随大量带火熔滴且释放大量热量。加入GF后虽然熔滴现象得到明显抑制，但由于GF的“灯芯效应”，材料燃烧持续时间长，放热量大，在 要求严苛的应用领域，必须对PP/GF进行阻燃处理。近年来，部分溴锑阻燃体系燃烧产生有毒烟气等，国内外相关法律法规已经规定禁用诸如十溴二苯醚等溴系阻燃剂。

　　磷氮膨胀型环保无卤阻燃体系具有环保性、成本低优势，在聚烯烃材料相关领域得到了实际应用。例如：焦磷酸哌嗪(PAPP)含有磷、氮元素，且含有较多羟基，可以作为膨胀型阻燃体系的“酸源”及“炭源”。本文通过PAPP复配MPP形成焦磷酸哌嗪膨胀型阻燃剂，保持阻燃剂用量不变的情况下，研究GF含量对PP/GF材料性能的影响。

　　从图1和图2可以看出，LOI测试及垂直燃烧测试中均观察到样条表面有膨胀性炭层，说明该阻燃剂通过固相膨胀成炭的方式起阻燃作用。

　　在阻燃剂含量相同的情况下，GF含量的增加，PP/GF材料的阻燃性能得到提升。（GF＜30%）

　　因为一方面随GF含量增加，基料PP含量则相对减少，在LOI测试中基料燃烧裂解产生的可燃物碎片相对减少。同时随着GF含量增加，材料的熔体流动速率降低，也有利于改善较薄样品的滴落现象，使其更容易通过垂直燃烧测试；另一方面是由于阻燃剂通过“固相成炭”机理，且其炭层较好包覆在样条表面，不会被GF高温残留物“刺破”，形成的隔热隔氧保护层能够减少可燃物逸出，起较好的阻燃效果。

　　GF加入高分子材料后，提高材料的各种物理性能，如尺寸稳定性、热变形温度等。而TG分析可以得到高分子材料在无氧或者有氧条件下的各种热分解参数，对研究材料的阻燃机理具有重要的作用。

　　GF加入后，高温阶段残炭率随着GF含量的增加而增加，当GF含量增加至25%，4#样品700 ℃残炭率增加至39.4%，说明样品高温下产生的可燃气体减少，主要为不可燃的固态碳化物。从表3和图4可以看出，在空气气氛下，材料在氧气作用下发生热氧降解，1#对比样品初始分解温度相较氮气气氛降低至306.4 ℃，2#~4#样品初始分解温度相较氮气气氛也降低至298℃附近，主要热失重区间为300~ 500℃。前期为基料PP的热氧分解同时伴随阻燃剂的分解失重，在高温阶段，是炭层在氧气的参与下进一步发生炭层的氧化分解。高温阶段，不同GF含量样品的残炭率均较1#样品增加，主要是因为GF在高温下不易分解导致。

　　总的来说，GF的加入会降低阻燃PP/GF材料的初始热分解温度，提高材料高温阶段热稳定性。

　　在外部热辐射作用下，阻燃剂FR-1420通过膨胀成炭的方式，在样条表面形成隔热保护层。测试结束后，1#对比样品的炭层膨胀厚度约为2.5cm。相比1#样品，加入15%GF的2#样品的炭层膨胀厚度增至约6.2cm。

　　随着GF含量的增加，炭层膨胀厚度降低，4#样品的炭层膨胀厚度降低至约5.0cm。因为一方面GF在高温下比较稳定，GF的高温残留物在炭层膨胀的过程中起“炭层骨架”的作用，因此GF加入后有利于炭层膨胀厚度的增加；另一方面GF含量较高时，较多的 GF高温残留物也抑制炭层的膨胀，因此炭层膨胀厚度呈现缓慢降低趋势。

　　GF的加入未影响材料的各种燃烧参数，如热释放速率峰值(PHRR)，说明材料均有较好的火灾安全性。并且GF作为惰性纤维加入后，基料PP相对减少，导致燃烧过程中气相可燃物降低，高温下固相均为不可燃残渣，材料残重-时间曲线说明，GF加入后高温阶段残重更高，可燃性气态物越低，燃烧放热，产烟量则越低。同时，GF加入后也未影响材料的各种火灾安全指数，如PHRR与PHRR达峰时间的比值即火灾蔓延指数(FIGRA)，平均热辐射速率的最大值(MAHRE)等都未有较大改变。

　　（1）无卤阻燃剂FR-1420对PP/GF材料具有较好的阻燃效果，阻燃剂含量相同的情况下，GF含量越高，材料的阻燃效果越好。

　　（2）GF的加入会降低阻燃PP/GF材料的初始热分解温度，提高材料高温阶段热稳定性。

　　（3）GF起“炭层骨架”作用，会增加锥形量热测试中炭层的膨胀厚度，GF加入会降低THR、TSP等，提高PP/GF材料的火灾安全性。

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