近几年，鉴于环境保护和生态方面的要求，阻燃剂无卤化的呼声日高。已用和可用于阻燃聚丙烯（ＰＰ）的无卤添加型阻燃剂中，最为人看好和很具有应用前景的是膨胀型阻燃剂（ＩＦＲ）。以磷酰基季戊四醇（ＰＥＰＡ）为成炭剂，与聚磷酸胺（ＡＰＰ）、三聚氰胺（ＭＥＬ）、纳米Ａｌ（ＯＨ）３复配组成膨胀阻燃体系，应用于阻燃ＰＰ，在阻燃效果上与传统的成炭剂季戊四醇（ＰＥＲ）进行了对比。并研究了纳米Ａｌ（ＯＨ）３对阻燃体系性能的影响。

在使用ＰＥＲ的各配方中，随着ＰＥＲ用量的增加，阻燃材料的氧指数由２１．３增加到２８．７，阻燃级别也由Ｖ－２升至Ｖ－０。而与之相应的使用相同含量ＰＥＰＡ的配方中，其氧指数由２２．８增加到２９．８，阻燃级别则由Ｖ－１升到Ｖ－０，可见ＰＥＲ或ＰＥＰＡ含量的增加，都有利于提高阻燃效果，但以ＰＥＰＡ为组分的阻燃剂在阻燃效果方面优于由ＰＥＲ为组分的阻燃剂，且ＰＥＰＡ的加入对阻燃ＰＰ力学性能的影响较ＰＥＲ小。纳米Ａｌ（ＯＨ）３的添加显著提高了阻燃体系的氧指数，当ＰＰ／ＡＰＰ／ＰＥＰＡ／ＭＥＬ／纳米Ａｌ（ＯＨ）３＝１００／４０／５／１／１５时，阻燃ＰＰ氧指数为２８．８，阻燃级别达Ｖ－０，且ＩＦＲ－ＰＰ体系的力学性能基本能满足实际要求。

当体系中ＰＥＰＡ含量从２．５份增加到１０份时，体系开始失重温度由２６３．３５℃增加到３２５．８５℃。开始失重时的温度越高，表明体系热稳定性越好。随着体系中ＰＥＰＡ含量的增加，体系开始失重温度增高，材料热稳定性增加，这表明ＰＥＰＡ可增加体系的热稳定性。还可以看出，当ＰＥＰＡ含量为５份时，成炭率为１０．２７，但随着ＰＥＰＡ含量的增加，成炭率呈不规则变化。由于ＩＦＲ－ＰＰ是靠阻燃材料在燃烧时焦化成炭，形成膨胀型隔热隔氧炭层而起阻燃作用的，因此成炭率对阻燃效果有重大影响。ＰＥＰＡ对ＩＦＲ－ＰＰ体系成炭率的影响有待进一步研究。

纳米Ａｌ（ＯＨ）３对体系的影响纳米Ａｌ（ＯＨ）３作为协效剂，在体系进行阻燃的过程中大致有以下作用：

（１）脱水后吸热，并从火焰中吸收辐射能。这种吸热有利于降低体系温度，促进脱氢反应和保护炭层；

（２）ＡＴＨ脱水生成的氧化铝层，具有极高的表面积，故能吸收烟和可燃物，使材料燃烧时释放出的ＣＯ２量降低；

（３）ＡＴＨ分解放出的结晶水不仅是一个冷却剂，还是稀释剂，可用来稀释火焰区气体的浓度。

可以看出，纳米Ａｌ（ＯＨ）３的加入提高了阻燃效果，并随着加入量的增加，阻燃效果有所提高。但是当它的量增加到某一值时，阻燃效果开始下降，这可能是因为加工温度过高，引起纳米Ａｌ（ＯＨ）３的分解，影响了其作用。

此外，随着纳米Ａｌ（ＯＨ）３的加入量的增加，体系的热稳定性有所下降，成炭率有所提高，当加入量增加到一定量时，热稳定性开始提高，但成炭率下降。

在ＡＰＰ／ＰＥＰＡ／ＭＥＬ体系中，ＡＰＰ为酸源，ＰＥＰＡ为炭源，ＭＥＬ为气源（或称发泡源）。作为酸源的ＡＰＰ在高温下能迅速分解成聚磷酸（或聚偏磷酸）和ＮＨ３，聚磷酸（或聚偏磷酸）是强脱水剂，使ＰＰ脱水炭化，形成热传导很低的不挥发性焦炭，隔绝了ＰＰ与氧的结合，在固相起阻燃作用，而生成的ＮＨ３稀释了阻燃ＰＰ表面空气中Ｏ２的浓度，在气相上起到了阻燃作用；作为炭源的ＰＥＰＡ在聚磷酸或聚偏磷酸作用下发生分子间或分子内的脱水反应，在高温下进一步发生脱氢、炭化、化学键断裂等各种化学反应，最后形成网状炭质结构，同时，在阻燃ＰＰ燃烧时，ＰＥＰＡ结构中的Ｐ＝Ｏ键本身就能起到脱水剂的作用；发泡源ＭＥＬ受热分解放出ＮＨ３，同时生成炭，放出的ＮＨ３不仅稀释气相中的氧气浓度，同时可将炭层吹起。正是由于酸源的热分解、炭源的脱水炭化、发泡源的分解产生气体使炭层膨胀等协同作用，使阻燃ＰＰ燃烧时表面形成了一层蓬松多孔的炭层，阻隔了热传递和Ｏ２的扩散，有效地延缓并阻止了聚合物的热降解，抑制了挥发性可燃组分的产生，从而达到阻燃的目的。正是由于膨胀炭层减少了可燃气体和烟雾的释放，同时有效地阻止了聚合物燃烧产生熔融滴落现象，从而阻止了火焰的传播。

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