聚磷酸铵与次磷酸铝的共微胶囊制备及其在阻燃聚丙烯中的应用

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.001

中国塑料 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (11): 1-5.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.001

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聚磷酸铵与次磷酸铝的共微胶囊制备及其在阻燃聚丙烯中的应用

李博睿, 肖淑娟, 吴双邯, 于守武()

华北理工大学材料科学与工程学院，河北省无机非金属材料重点实验室，唐山市功能高分子材料重点实验室，河北唐山 063009

收稿日期:2020-06-15 出版日期:2020-11-26 发布日期:2020-11-20
基金资助:
河北省教育厅重点项目(ZD2020188);唐山市科学技术研究与发展计划(19130226g);大学生创新创业训练项目(X2019091)

Preparation of Co⁃microencapsulated Ammonium Polyphosphate/Aluminum Hypophosphite and Its Application in Flame⁃retardant Polypropylene

LI Borui, XIAO Shujuan , WU Shuanghan ,YU Shouwu ()

College of Materials Science and Engineering，North China University of Science and Technology；Hebei Provincial Key Laboratory of Inorganic Nonmetallic Materials； Tangshan Key Laboratory of Functional Polymer Materials，Tangshan 063009，China

Received:2020-06-15 Online:2020-11-26 Published:2020-11-20
Contact: YU Shouwu E-mail:yushouwu@ncst.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以三聚氰胺-甲醛树脂（MF）为囊材、聚磷酸铵（APP）和次磷酸铝（AHP）为芯材，制备出共微胶囊化阻燃剂M（A-A）。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜及溶解度测试等方法来表征MF的包覆效果；采用垂直燃烧测定仪、极限氧指数仪和锥形量热仪等设备考察M（A-A）对聚丙烯（PP）的阻燃效果；通过冲击和拉伸实验对复合材料的力学性能进行表征。结果表明，MF树脂成功包覆并有效提高了A-A的耐水性能；添加相同质量的M（A-A）和A-A，前者明显降低热释放速率（R_HRR）和总热释放量（H_THR），对PP的阻燃效果更好。添加阻燃剂后，复合材料的冲击强度先提高后降低，经过微胶囊化处理的阻燃剂对材料的拉伸性能损伤更小。

关键词: 共微胶囊化, 次磷酸铝, 聚磷酸铵, 聚丙烯, 阻燃

Abstract:

The co-microencapsulated ammonium polyphosphate/aluminum hypophosphite ［M（A-A）］ was prepared as a flame retardant using melamine–formaldehyde （MF） resin as wall material. The encapsulating effect of MF was examined by Fourier-transform infrared spectroscopy， scanning electron microscopy and water solubility test. The flame?retardant effect of M（A-A） on polypropylene （PP） was investigated by vertical combustion test， limit oxygen index and cone calorimeter. The mechanical properties of flame?retardant PP were characterized by impact and tensile tests. The results indicated that ammonium polyphosphate/aluminum hypophosphite was successfully encapsulated by MF resin， leading to an effective improvement of water resistance. M（A-A） exhibited better flame retarding efficiency than the pristine flame retardant at the same loading in PP. The heat release rate and total heat release of flame?retardant PP were reduced significantly， and its impact strength increased at first and then tended to decrease with the increase of M（A-A） content. The microencapsulation of flame retardants seemed to reduce the deterioration in tensile properties of PP.

Key words: co-microencapsulation, aluminum hypophosphate, ammonium polyphosphate, polypropylene, flame retardant

中图分类号:

TQ323.3

李博睿, 肖淑娟, 吴双邯, 于守武. 聚磷酸铵与次磷酸铝的共微胶囊制备及其在阻燃聚丙烯中的应用[J]. 中国塑料, 2020, 34(11): 1-5.

LI Borui, XIAO Shujuan , WU Shuanghan , YU Shouwu . Preparation of Co⁃microencapsulated Ammonium Polyphosphate/Aluminum Hypophosphite and Its Application in Flame⁃retardant Polypropylene[J]. China Plastics, 2020, 34(11): 1-5.

图/表 8

图 1 A?A、M(A?A)和MF树脂的FTIR曲线

Fig.1 FTIR curves of A?A, M(A?A) and MF resin

图 2 A?A和M(A?A)的光学显微照片

Fig.2 Optical micrograph of A?A and M(A?A)

图3 A?A和M(A?A)的SEM照片

Fig.3 SEM of A?A and M(A?A)

样品名称	PP含量/%	A?A含量/%	M(A?A)含量/%	极限氧指数 /%	UL 94测试
样品名称	PP含量/%	A?A含量/%	M(A?A)含量/%	极限氧指数 /%	是否熔滴	阻燃级别
PP?0	100	0	0	19.0	是	无级别
PP?1	70	30	0	26.3	是	无级别
PP?2	80	0	20	25.6	否	V?1
PP?3	70	0	30	28.9	否	V?0

表1 复合材料的配比、极限氧指数及垂直燃烧等级

Tab.1 LOI value and UL?94 rating of PP and PP/IFR composites.

图4 阻燃复合材料的RHRR曲线

Fig.4 RHRR curves of the flame retardant composites

图5 阻燃复合材料的HTHR曲线

Fig.5 HTHR curves of the flame retardant composites

图6 阻燃复合材料的冲击强度

Fig.6 Impact strength of the flame retardant composites

图7 阻燃复合材料的拉伸强度

Fig.7 Tensile strength of the flame retardant composites

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