聚磷酸铵的疏水改性及聚丙烯阻燃性能

首先以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对聚磷酸铵(APP)进行表面化学修饰,然后用水解后的正硅酸四乙酯在其表面引发原位聚合,最后用十七氟癸基三乙氧基硅烷(氟硅烷)进行外表面修饰,制备了疏水聚磷酸铵(M-APP).M-APP的静态接触角为134°,表明M-APP具有很好的疏水性.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对M-APP的结构及表面元素进行分析,结果表明,M-APP即为目标产物.将M-APP与三嗪成炭发泡剂(CFA)以质量比4∶1复配制备改性膨胀型阻燃剂(M-APP/CFA),并添加到聚丙烯(PP)中,制备阻燃PP(PP/M-APP/CFA).通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)研究了其阻燃性能,用热重分析(TGA)研究了材料的热降解行为,通过耐水测试研究了耐水性能,通过拉伸、弯曲和冲击强度研究了材料的力学性能,通过扫描电子显微镜(SEM)研究了改性膨胀型阻燃剂与聚合物的相容性.结果表明,当m IFR的添加量为23%时,PP/M-APP/CFA通过UL-94 V-0级,LOI值达到30.8%,且经过耐水测试后,依然能通过UL-94 V-0级,PP/M-APP/CFA的失重率仅为0.92%.在相同实验条件下,由APP制备的PP/M-APP/CFA材料在耐水测试后UL-94测试无级别,失重率达2.45%,表明APP的表面疏水改性大大提高了PP/M-APP/CFA材料的耐水性能.M-APP/CFA的加入提高了材料的热稳定性及成炭性能,燃烧时形成的膨胀炭层能很好地保护内部材料的降解和燃烧,从而提高了材料的阻燃性能.APP的改性提高了M-APP/CFA与PP的相容性,从而提高了材料的力学性能.

Hydrophobic Modification of Ammonium Polyphosphate and Its Application in Flame Retardant Polypropylene Composites