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聚合物阻燃复合材料的研究应用上现在逐渐趋向于低烟、无毒和高效的方向发展,聚丙烯(PP)作为一种应用广泛的高分子材料,容易燃烧且熔滴严重,可通过使用无机纳米粒子和高效环保的阻燃剂制备性能优良的PP阻燃复合材料。本文通过实验对于PP阻燃复合材料使用的阻燃剂做出了选择,制备了具有进一步研究价值的阻燃复合材料。采用了磷杂菲阻燃剂有机改性了一种无机纳米粒子氧化石墨烯,对其化学结构进行了表征分析。将有机改性氧化石墨烯作为阻燃协效剂,和定量的阻燃剂复配制备了一种无机纳米粒子协同PP阻燃复合材料。讨论研究该种无机纳米粒子对PP阻燃复合材料性能的影响及阻燃机理。并且进一步探究有机改性氧化石墨烯和另外一种无机纳米粒子复配,与定量阻燃剂含量制备的PP阻燃复合材料的阻燃性能。主要的工作如下:1、选择使用了两种无卤阻燃剂制备PP阻燃复合材料,一种是名为桥链9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(Di DOPO)的磷杂菲阻燃剂,另一种为聚磷酸铵和双季戊四醇复配添加制备的膨胀阻燃剂(IFR)。分别将不同添加量的(0wt%,15wt%,18wt%,21wt%)Di DOPO、IFR加入PP中制备PP/Di DOPO和PP/IFR两种阻燃复合材料,通过热重分析仪(TGA)、垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)、差示扫描量热仪(DSC)、力学性能测试等表征方法,对比研究两种阻燃复合材料的热稳定性、阻燃性能、结晶熔融性能和力学性能。测试结果表明,两种阻燃剂的添加均能使PP阻燃复合材料的热稳定性提高;IFR具有较好的阻燃效果,在添加量为18 wt%时,可达到UL-94 V-1级且LOI值提高到24.8%;两种阻燃剂的添加均可提高PP阻燃复合材料的结晶性能,可使得PP阻燃复合材料具有良好的力学性能。2、用一种磷杂菲阻燃剂改性了氧化石墨烯制备了一种无机纳米粒子,记作GODV。通过用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振仪(NMR)和TGA对GODV的结构和热稳定性进行表征。测试结果表明,成功改性了GODV,且热稳定性好,在800℃下残余量可达到64.8%。将不同添加量的(0wt%,1wt%,3wt%,5wt%)GODV与定量(18wt%)IFR加入PP中制备了PP/IFR/GODV阻燃复合材料,通过TGA、UL-94、LOI、锥形量热测试(CCT)、扫描电镜(SEM)、能量色散X射线谱(EDS)、热重红外联用(TG-IR)、力学性能测试等表征方法,对热稳定性、阻燃性能和力学性能进行分析,并进一步讨论了阻燃机理。测试结果表明,GODV的添加会使得PP阻燃复合材料的热稳定性提高。GODV的添加有较好的协同阻燃效果,在添加量为1wt%时,PP阻燃复合材料便可达到UL-94 V-0级,此时LOI值为26.4%。CCT表明,GODV的添加可有效降低PP阻燃复合材料的热释放速率峰值(PHRR)、总热释放量(THR)。通过SEM观察炭层可知,添加GODV可使炭层变得致密完整。CCT、残炭及TG-IR测试表明,GODV的添加具有成炭作用,主要呈现协同增强凝聚相阻燃的机理,同时兼具一定的增强气相阻燃的机理。力学性能测试表明,添加GODV后可以有效提高PP阻燃复合材料的力学性能。3、进一步研究GODV和有机蒙脱土(OMMT)两种无机纳米粒子按比例复配协同膨胀阻燃PP的性能,探索两种无机纳米粒子之间是否存在复配协同阻燃作用。结果表明,GODV/OMMT的质量份数复配比例为1:1时,PP阻燃复合材料热稳定性略有提高,可使PP阻燃复合材料达到UL-94 V-0级,LOI值显著提高到28.0%。CCT表明,GODV和OMMT的复配可以使PP阻燃复合材料的PHRR值,最大热辐射速率(MAHRE)值降低。通过SEM观察炭层发现,GODV和OMMT的复配可以使炭层变得更加致密完整。CCT、残炭及TG-IR测试表明,OMMT可在基体中发挥出凝聚相和气相阻燃的作用效果,因而复配后阻燃复合材料能具有良好的阻燃性。力学性能测试表明,当GODV/OMMT的复配比为1:1时可以使PP阻燃复合材料有良好的力学性能。