次磷酸铝是(AHP)一种新型磷系阻燃剂,具有优异的阻燃性和热稳定性。但是,AHP存在吸水降低阻燃性、与ABS基体热力学不相容的缺点,所以本课题采用不同材料微胶囊化AHP,以提高AHP的耐水性和阻燃ABS复合材料的阻燃效率,并系统地研究不同结构的硅改性AHP对阻燃ABS复合材料炭层结构及形成过程的影响规律。(1)采用自由基聚合法制备聚苯乙烯微胶囊化次磷酸铝(PS-AHP),FT-IR和SEM测试结果表明,PS-AHP表面包覆许多尺寸在20-300纳米左右的球形聚苯乙烯颗粒。TG结果表明,PS-AHP的Tmax2比AHP高48.3℃,800℃的残炭量从72.5%上升至77.2%。溶解度测试结果表明,悬浮体系制备的PS-AHP溶解度最低,在25℃、50℃、75℃的溶解度分别比AHP下降了58.1%、49.1%、40.8%。当添加22wt%的PS-AHP时,ABS/PS-AHP复合材料的UL-94达到V-0级。(2)以苯基三甲氧基硅烷为单体,通过缩聚反应制备苯基硅树脂微胶囊化次磷酸铝(Ph-SiAHP),FT-IR和SEM结果表明AHP表面包覆不规则的纳米尺度的颗粒,Ph-SiAHP在25℃的溶解度比AHP下降了66%,TG结果表明Ph-SiAHP的热稳定性提高,800℃的残炭量增加1.6%。添加量为22wt%时,ABS/Ph-SiAHP复合材料通过UL-94的V-0级。(3)以N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷为单体,通过共缩聚反应制备有机硅共聚物微胶囊化次磷酸铝(PN-SiAHP),FT-IR、SEM结果表明AHP表面变得粗糙,附着许多尺寸在30-80纳米的有机硅共聚物颗粒。PN-Si AHP在25℃、50℃、75℃比AHP分别下降了28.8%、29.7%、35.8%。TG结果表明PN-Si AHP在700℃的残炭量提高了4.6%。添加量为22wt%时,ABS/PN-SiAHP复合材料通过UL-94的V-0级。(4)ABS/22wt%PS-AHP复合材料的最大热释放速率(pHRR)比ABS/22wt%AHP下降19.4%,总的热释放量(THR)和总的烟释放量(TSR)明显下降,成炭率(CR)提高48.7%,锥形量热仪燃烧后的炭层变得更加致密。ABS/24wt%Ph-AHP与ABS/24wt%PN-SiAHP的pHRR比ABS/22wt%AHP分别下降10.8%和18.7%,CR分别提高了17.4%和62.1%。燃烧后的炭层变得致密,这表明有机硅能提高阻燃ABS复合材料的阻燃性能,而PN-Si AHP因含有氨基,与AHP发生P-N协同作用,阻燃效果优于Ph-SiAHP。(5)通过锥形量热仪分段燃烧的方法研究不同硅结构改性AHP对复合材料炭层结构及形成过程的影响。结果表明炭层在燃烧初期形成,随燃烧时间延长厚度增加。半燃烧的炭渣结构分为薄的表皮层和厚的多孔层以及熔融层,表皮中的孔隙较少,物理强度较好,多孔层的孔隙多又大,起到膨胀炭层的作用,提高复合材料的阻燃性能。TG结果表明表皮层的热稳定性高,失重率小,多孔层因受到表皮层的保护,生成较多的未完全炭化的碳质物质,高温继续分解,失重率大。通过对阻燃机理的分析表明,AHP分解生成含磷化合物促进ABS成炭,含硅化合物表面能低,迁移到聚合物表面与含磷化合物结合成含P、C、Si元素的炭层,阻隔热量和氧气进入材料内部,抑制燃烧,提高阻燃性能。