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膨胀性阻燃剂(IFR)具有无卤、低烟、低毒等特点而广泛用于聚丙烯(PP)阻燃,其主要由酸源、炭源和气源构成,三者在燃烧过程中相互反应形成膨胀性炭层而覆盖于材料表面,该炭层具有隔热隔氧和阻止可燃气体逸出作用,从而实现阻燃。然而传统的多元醇为成炭剂的膨胀阻燃体系阻燃效率不理想,阻燃PP添加量需在25wt%以上,才能获得较好的阻燃性能。因而新型成炭剂的开发成为提高阻燃效率的可选之径。研究表明,三嗪化合物在IFR中显示出了良好的成炭效应,因此本文将着眼于新型三嗪成炭剂的研发工作。另外,单独的IFR很难发挥其最佳的阻燃效率,为此,寻求一种合适的协效剂来提升其阻燃性能。本文首先以三聚氯氰、吗啉、二乙醇胺和哌嗪为原料,一锅法成功制备了三种新型成炭剂CYM、CDP和CYP。用红外和核磁表征了其结构,并用热失重分析仪(TGA)测试了热稳定性。TGA表明它们的热分解温度均高于200℃,适合于聚丙烯的(PP)加工,且CDP和CYP的热稳定性优于CYM,高温时也有较高的残炭量。将三者与聚磷酸铵(APP)复配膨胀阻燃体系(IFR)用于膨胀阻燃聚丙烯,测试结果表明,在质量比APP:成炭剂=2:1构成IFR中,添加量分别为25wt%、20wt%和17wt%时,三者均能较好的阻燃PP通过垂直燃烧(UL94)V-0级别,氧指数达到30.6、29.5、29.5。为了进一步提高上述阻燃剂的阻燃效率,因此选择探索合适的协效剂来提高系统的阻燃性能。考虑到金属Ni和蒙脱土二者的催化阻燃作用,本文利用了离子交换和原位插层法制备了一种改性蒙脱土(M-MMT)。M-MMT具有剥离结构并且其层间含有Ni2+和三聚氰胺甲醛树脂。系统研究了M-MMT对成炭剂CYM膨胀阻燃PP的协效作用。研究结果表明,在添加3wt%的M-MMT和16wt%的IFR时就可以阻燃PP通过V-0级别,然而单独添加需在25wt%以上,另外,过多添加M-MMT会导致阻燃性能变差。TGA测试表明试M-MMT的引入促进了PP/IFR在低温时的分解,却大大提高了在高温时的成炭量。锥形量热实验(Cone)看出,M-MMT的加入降低了热释放速率(PHR)和热放总量(THR),促进了膨胀性炭层的生成以及提高了最后的残炭量。通过扫面电镜(SEM)分析了炭层微观形貌,M-MMT使得炭层外部结构变的疏松微孔,过多添加反而致使炭层塌陷。然而正是由于这种内部膨胀外部微孔的炭层结构给基体提供较好的保护作用。炭层红外表明,M-MMT并没有破坏原始炭层的化学结构。总的来说,M-MMT的添加提高了残炭量和改善了成炭质量,使得阻燃效率有所提升。另外M-MMT同样对CDP系统膨胀阻燃PP有一定的提升,总添加量降至18wt%,其中M-MMT的量为1wt%。然而M-MMT对CYP系统膨胀阻燃协效作用不明显。