改性勃姆石对聚丙烯性能影响研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.03.003

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (3): 16-22.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.03.003

改性勃姆石对聚丙烯性能影响研究

叶晋纶¹, 杨丽庭¹(), 李彦涛², 曾聪², 李臻¹, 黄文杰¹, 关嘉伟¹

^1.华南师范大学化学学院，广州 510006
^2.广州石头造环保科技股份有限公司，广州 511483

收稿日期:2020-09-17 出版日期:2021-03-26 发布日期:2021-03-22

Effect of Modified Boehmite on Properties of Polypropylene

YE Jinlun¹, YANG Liting¹(), LI Yantao², ZENG Cong², LI Zhen¹, HUANG Wenjie¹, GUAN Jiawei¹

^1.School of Chemistry，South China Normal University，Guangzhou 510006，China
^2.MBS Environmental Technology Corporation，Guangzhou 511483，China

Received:2020-09-17 Online:2021-03-26 Published:2021-03-22
Contact: YANG Liting E-mail:yanglt@scnu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

将勃姆石用酞酸酯偶联剂（TC-114）进行活化改性处理，将其与聚丙烯（PP）进行熔融挤出得到PP/改性勃姆石复合材料，采用热重分析仪、差示扫描量热仪、极限氧指数测试仪、锥形量热仪等探究改性后勃姆石对PP性能的影响。结果表明，经过偶联剂处理的勃姆石填充PP后所得的复合材料的弯曲强度与纯PP对比的提高了14.4 %，冲击强度提升了30.6 %，而与未改性勃姆石填充的复合材料比弯曲强度提高了6.9 %，冲击强度提升了5.7 %，且断裂伸长率相较于未改性的复合材料提升4倍；改性勃姆石填充聚丙烯复合材料的熔体流动速率、热稳定性以及极限氧指数相较于纯PP都有较大程度提升；改性后的勃姆石有增强聚丙烯力学性能性能的效果，并且随着填入量的增加，热稳定性和阻燃性能都随之提高。

关键词: 聚丙烯, 勃姆石, 活化改性, 力学性能, 阻燃, 热稳定性

Abstract:

Boehmite was activated and modified with a phthalate coupling agent （TC-114）， and polypropylene （PP）/BM composites were then prepared by melting extrusion. The effect of modified boehmite on the performance of the composites was investigated. The results indicated that the composites with the modified boehmite achieved an increase in flexural strength by 14.4 % and in impact strength by 30.6 % in comparison to pure PP. However， in the case of the composites with the unmodified boehmite， their flexural strength and impact strength only increased by 6.9 % and 5.7 %， respectively. However， the elongation at break of the composites with the modified boehmite was 4 times as much as those with the unmodified boehmite. In addition， the melt flow rate， thermal stability， and limiting oxygen index of the composites were also improved due to the use of the modified boehmite. The higher content of the modified boehmite can lead to better thermal stability and flame retardant properties.

Key words: polypropylene, boehmite, activated modification, mechanical property, flame retardant, thermal stability

中图分类号:

TQ325.1⁺4

叶晋纶, 杨丽庭, 李彦涛, 曾聪, 李臻, 黄文杰, 关嘉伟. 改性勃姆石对聚丙烯性能影响研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(3): 16-22.

YE Jinlun, YANG Liting, LI Yantao, ZENG Cong, LI Zhen, HUANG Wenjie, GUAN Jiawei. Effect of Modified Boehmite on Properties of Polypropylene[J]. China Plastics, 2021, 35(3): 16-22.

图/表 11

图1 酞酸酯偶联剂含量对PP/改性勃姆石复合材料性能的影响

Fig.1 Effect of different content of phthalate coupling agent on the properties of PP/modified boehmite composites

图2 勃姆石改性前后复合材料的力学性能

Fig.2 Mechanical properties of the composites with modified and unmodified boehmite

图3 勃姆石含量为30 %时复合材料的SEM照片(×5 000)

Fig.3 SEM of the composite with 30 % modified beohmite (×5 000)

图4 不同改性勃姆石含量复合材料的SEM照片

Fig.4 SEM of the composites with different content of modified boehmite

样品	T_m/℃	ΔH_m/J·g^-1	T_c/℃	ΔH_c/J·g^-1	X_c/%	熔体流动速率/g·(10 min)^-1
纯PP	164.24	86.7	109.84	90.84	41.86	3.16
PP/30 %勃姆石	163.59	72.35	122.52	81.99	49.9	3.58
PP/10 %改性勃姆石	164.03	99.43	113.08	105.0	52.86	3.65
PP/20 %改性勃姆石	164.39	87.92	113.4	96.86	52.58	3.6
PP/30 %改性勃姆石	163.81	64.98	114.28	73.49	44.41	3.76
PP/40 %改性勃姆石	162.86	57.43	118.33	58.83	45.90	3.82
PP/50 %改性勃姆石	163.35	50.43	118.56	51.32	48.25	3.94

表1 不同勃姆石填充量的复合材料的DSC数据和熔体流动速率

Tab.1 DSC data and melt flow rate of the composite materials with different content of boehmite

图5 不同改性勃姆石含量的复合材料的DSC曲线

Fig.5 DSC curves of the composites with different contents of modified boehmite

样品	初始分解温度/℃	最大分解速率温度/℃
纯PP	255.6	303.4
PP/30 %勃姆石	271.4	365.7
PP/10 %改性勃姆石	261.6	369.6
PP/20 %改性勃姆石	268.5	362.0
PP/30 %改性勃姆石	273.2	366.5
PP/40 %改性勃姆石	286.3	370.0
PP/50 %改性勃姆石	292.1	364.6

表2 不同改性勃姆石填充时复合材料的热分解温度

Tab.2 Thermal decomposition temperature of composite materials with different modified boehmite content

图6 不同含量改性勃姆石填充复合材料的TG曲线

Fig.6 TG curves of the composites with different content of modified boehmite

勃姆石含量/%	极限氧指数/%
勃姆石含量/%	改性	未改性
0	18.0	18.0
10	18.7	18.4
20	19.4	18.9
30	21.0	20.1
40	22.3	21.2
50	24.2	23.0

表3 勃姆石改性前后复合材料的极限氧指数

Tab.3 LOI of the composites with different content of modified boehmite

改性勃姆石

含量/%

TTI/s

pk?HRR/

kW·m^-2

pk?HRR

到达时间/s

FGI/

kW·m^-2·s^-1

av?CO/

kg·kg^-1

av?CO₂/

kg·kg^-1

THR/

MJ·m^-2·kg^-1

EHC/

MJ·kg^-1

最大质量

损失/%

表4 PP/改性勃姆石复合材料锥形量热数据

Tab.4 Cone calorimetric data of PP/modified boehmite composite

图7 改性勃姆石填充复合材料的热释放速率和总热释放量曲线

Fig.7 Heat release rate and total heat release of PP/modified boehmite composite

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