安全工程专业课件6.3阻燃材料实验

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阻燃材料实验一、实验目的1、了解PP的性能特点、应用及阻燃改性方法和原理。2、掌握挤出机、注塑机等常用高分子材料成型设备的操作方法和使用；掌握阻燃PP复合材料的制备工艺。3、掌握运用YZS-100型氧指数测定仪测定PP复合材料氧指数的基本方法，并运用氧指数评价常见材料的燃烧性能。二、仪器设备单螺杆挤出机；注塑机；高速混色机；微机控制冲击实验机；氧指数测试仪。三、实验原理

1、聚丙烯的阻燃机理

聚丙烯所用阻燃剂主要分为无机化合物、有机化合物两大类。无机化合物主要包括有：氧化锑、水合氧化铝，氢氧化镁，硼化合物；有机化合物主要包括有机卤化物（约占31%），有机磷化物（约22%）。按使用方法可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂主要有：有机卤化物，磷化物，无机化合物。

不同的阻燃剂可起到不同的阻燃作用，它们能使燃烧的五个阶段中某一个或某几个阶段的速度加以抑制，最好能让燃烧在萌芽状态就被制止，即截断某一阶段来源或中断链锁反应，停止游离基的产生。

阻燃机理有多种：保护膜机理、不燃性气体机理、冷却机理、终止链锁反应机理、协同作用体系。阻燃剂的复配是利用阻燃剂之间的相互作用，从而提高阻燃效能，称为协同作用体系。。三、实验原理

2、聚丙烯阻燃协效体系常用的协同作用体系有锑－卤体系，磷卤体系，磷－氮体系。

（1）锑－卤体系。锑常用的是Sb2O3，卤化物常用的是有机卤化物。Sb2O3－有机卤化物一起使用，能发挥阻燃作用，其机理认为：它与卤化物放出的卤化氢作用，生成SbOCl，然后SbOCl热分解产生SbCl3。

（2）磷卤体系。磷与卤素共存于阻燃体系中并存在着相互作用。例如，将磷化物和溴代多元醇用作聚氨酯泡沫的阻燃剂，研究其阻燃效能（OI值）及焦炭生成量与磷、溴含量之间的关系发现，阻燃剂中磷几乎全部转入到焦炭中，而且溴也转入到焦炭中，两者都促使焦炭生成量的提高；还发现300℃以下生成的焦炭中，磷原子和溴原子比例为l：1，在500℃下生成焦炭中，它们的比例为l：2.5-3.0。这表明磷和卤素间有着特殊的相互作用。当采用芳香族溴化物时，这种作用消失。三、实验原理

（3）磷－氮体系。磷阻燃剂中加入含氮化合物后，常可减少磷阻燃剂用量，说明二者结合使用效果更好。例如，用磷酸和尿素将棉织物进行磷酸化，这是一种较早的棉织物阻燃处理方法，它们的结合降低了磷酸用量。用N－羟甲基二烷基膦丙酰胺处理儿童睡衣，用磷酸铵处理木材、纸、棉纤维，都可以起到阻燃作用。

（4）膨胀型阻燃剂。由磷系、氮系及无机物组成的复合阻燃体系。具有阻燃效果好、燃烧时无滴落物、发烟少、无有毒气体、抑烟、不影响塑料原有性能。在受热时，在塑料表面可形成均匀的炭质泡沫层，起到隔绝热量及氧气的作用。一般由炭源、酸源、气源三部分组成。炭源：指含碳量比较高的多羟基化合物及潭水化合物，如淀粉、季戊四醇、多羟基树脂等酸源：一般为无机酸或加热时生成无机酸的一些化合物，如无机酸、磷酸铵盐APP，磷酸酯等气源：即发泡剂。三、实验原理

3、聚丙烯阻燃剂体系分类

对聚丙烯进行阻燃研究，必须首先考虑以下的四个基本因素：①阻燃剂在经久不息的加工温度下必须是热稳定的；②阻燃剂不能与聚丙烯发生反应，但又必须与聚丙烯很好地相容，不能有析出和迁移效应；③阻燃剂必须能够长久的保持其阻燃作用；④阻燃剂不应有毒，燃烧时不产生毒性和腐蚀性气体。为此，对聚丙烯的阻燃研究，前人进行了大量的工作，并逐渐形成以下几种体系。（1）含卤阻燃剂聚丙烯阻燃体系（2）无机填料型阻燃剂聚丙烯阻燃体系（3）含磷阻燃剂的聚丙烯阻燃体系（4）含氮阻燃剂的聚丙烯阻燃体系（5）含硅阻燃剂的聚丙烯阻燃体系（6）膨胀型阻燃聚丙烯体系

四、实验步骤

1、实验配方实验配方如表6-3所示。表6-3实验配方四、实验步骤

2、按配方称量好聚丙烯树脂及助剂，经混色机高速混合，也可采用手工混合，螺杆挤出机挤出，造粒，再用注塑机注射成型标准检测试样。3、按相应国标法检测其性能。氧指数性能按GB/T2406-1993测试，阻燃性能按GB/T2408-1996测试。五、实验结果处理表6-4PP阻燃材料缺口冲击强度测定记录表6-5PP阻燃材料氧指数测定记录表6-6PP阻燃材料