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采用湿法提纯工艺对广西田东膨润土进行提纯得到蒙脱石含量较高的膨润土,用焦磷酸钠对钙基蒙脱石进行钠化改型得到钠基蒙脱石,再用十六烷基三甲基溴化铵对钠基蒙脱石进行有机改性得到有机蒙脱石。 在卤系阻燃剂中,十溴二苯乙烷(DBDPE)因具有耐热性、耐光性、阻燃效率高、不易渗析等特点而被认为是一种新型高效的阻燃剂,其特点均优于被欧盟禁止使用的十溴联苯醚。但是,十溴二苯乙烷在燃烧过程中产生大量的浓烟,其是否存在环境毒性以及是否对生物体构成潜在危险,尚存在较大争议。针对这个问题,本文用无机环保层状粘土矿物阻燃剂蒙脱石部分取代十溴二苯乙烷,以期在达到同样阻燃效果的同时,尽量减少十溴二苯乙烷的添加量。 用有机蒙脱石(OMMT)部分取代十溴二苯乙烷制备聚丙烯/十溴二苯乙烷/三氧化二锑(PP/DBDPE/Sb2O3)、聚丙烯/十溴二苯乙烷-有机蒙脱石/三氧化二锑(PP/DBDPE/OMMT/Sb2O3)复合材料,再添加聚磷酸铵(APP)制备聚丙烯/十溴二苯乙烷/有机蒙脱石/三氧化二锑/聚磷酸铵(PP/DBDPE/OMMT/Sb2O3/APP)复合材料。采用XRD、SEM、FTIR对材料的结构和形貌进行分析和表征;采用TGA、氧指数仪、水平垂直燃烧仪和锥形量热仪对复合材料的热稳定性和阻燃性进行测试和表征,得到如下结论: 膨润土提纯后,蒙脱石含量由70%提高到97%;钠化后,蒙脱石的层间距由15.130A降低到12.735A,表明钠化改型成功;有机改性后,蒙脱石层间距由12.735A增到29.212A,表明有机化改性成功。 TGA测试表明用50%有机蒙脱石取代十溴二苯乙烷后,PP/11.25%DBDPE/11.25%OMMT/7.5%Sb2O3复合材料的初始分解温度和热分解温度比PP/22.5%DBDPE/7.5%Sb2O3的分别提高了8℃、13℃。在600℃的残留量达到13.71%,提高了40.62%;PP/5.6%DBDPE/5.6%OMMT/3.8%Sb2O3/15%APP复合材料的残留量达到27.49%,比 PP/22.5%DBDPE/7.5%Sb2O3的提高了181.95%。所有复合材料都达到了 UL-94HB水平燃烧测试标准,PP/11.25%DBDPE/11.25%OMMT/7.5%Sb2O3复合材料的氧指数LOI达到24.8;PP/5.6%DBDPE/5.6%OMMT/3.8%Sb2O3/15%APP复合材料的LOI达到25.4。 锥形量热测试结果分析表明,有机蒙脱石部分取代十溴二苯乙烷后,PP/DBDPE/OMMT/Sb2O3复合材料的热释放率峰值(PHRR)最小为374 kW/m2,与PP/22.5%DBDPE/7.5%Sb2O3复合材料的PHRR(459 kW/m2)相比,下降了19%;当再添加聚磷酸铵后,PP/DBDPE/OMMT/Sb2O3/APP复合材料的热释放率峰值(PHRR)最小为331 kW/m2,比PP/22.5%DBDPE/7.5%Sb2O3的热释放率峰值(PHRR)(459 kW/m2)下降了28%。说明有机蒙脱石部分取代十溴二苯乙烷以及添加聚磷酸铵后,都对聚丙烯具有较好的协同阻燃效果。