《阻燃材料与技术》课件 颜龙 第5、6讲 阻燃塑料材料、 阻燃纤维及织物.pptx

《阻燃材料与技术》第5章阻燃塑料材料

第五讲阻燃塑料材料本节学习目标：教学要求：了解阻燃聚烯烃塑料、阻燃热塑性工程塑料与阻燃热固性塑料的分类和区别，掌握不同类型阻燃塑料材料的阻燃方式与阻燃机理。重点与难点：不同阻燃类型塑料的分子结构、热解特性、理化性能及阻燃机理的认识与学习。

塑料的分类不同分类方式受热时性能使用性质热塑性塑料分子链结构热固性塑料通用塑料工程塑料特种塑料线型支链型交联型聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯等酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂等氟塑料、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、液晶高分子等聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等聚烯烃聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等

阻燃高分子材料

5.1阻燃聚烯烃塑料5.1.1阻燃聚丙烯5.1.2阻燃聚乙烯5.1.3阻燃聚苯乙烯5.1.4阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）5.1.5阻燃乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）5.1.6阻燃聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）5.1.7阻燃聚氯乙烯（PVC）5.1阻燃聚烯烃塑料

5.1阻燃聚烯烃塑料聚烯烃是消费量最大的高分子材料品种，通常占热塑性塑料消费量的65%左右。阻燃聚烯烃主要通过熔融共混的方法将卤素阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、膨胀型阻燃剂、氢氧化物阻燃剂和纳米阻燃剂等添加型阻燃剂引入聚烯烃基体内以提升聚烯烃复合材料的阻燃性能。

性能：易加工、综合力学性能优异、耐化学腐蚀和成本低廉。用途：服饰、家居建材、医疗卫生、汽车工业和食品包装等领域。易燃性：LOI仅为18%左右，成炭率低且在燃烧过程中易出现融滴和流淌起火现象。聚丙烯（PP）聚丙烯分子链立体构型的示意图5.1.1阻燃聚丙烯

聚丙烯在260℃左右开始氧化变黄并在300℃左右开始发生分解5.1.1阻燃聚丙烯聚丙烯链上碳自由基和氧自由基的β-断链惰性气氛中，PP的裂解产物主要有丙烷、戊烷、2-甲基-1-戊烯、2,4-二甲基-1-庚烯等小分子；在空气中，PP的热氧分解产物，其裂解产物主要为短链烯烃、醛类和酮类化合物，燃烧产物主要有醛类、酮类化合物

添加型阻燃剂含卤阻燃型含溴阻燃剂无卤阻燃型化学膨胀阻燃剂填充型阻燃剂磷化合物、季戊四醇(PER)、三聚氰胺（MEL）八溴醚、十溴二苯乙烷、四溴双酚A氢氧化铝（ATH）氢氧化镁（MDH）超细化、表面改性或微胶囊包覆三氧化二锑为协效剂添加量高，加入协效剂5.1.1阻燃聚丙烯

性能：优良的电绝缘性、耐低温性、易加工性和力学强度。用途：线缆、薄膜、管材、包装、容器、医疗用具等制品。易燃性：极易燃烧且着火后燃烧速度快、熔融流滴严重、发热和烟量大， LOI仅为17.4%左右。聚乙烯（PE）5.1.2阻燃聚乙烯

?图5-4聚乙烯的热解反应过程燃烧分解产物：戊烯、丁醛、1-己烯、正己烷、苯、戊醛等5.1.2阻燃聚乙烯

阻燃HDPE的热释放速率曲线图阻燃体系常用阻燃剂含卤阻燃体系氯化石蜡（CP）、得克隆（DCRP）、双(四溴邻苯二甲酰亚胺)乙烷、十溴二苯乙烷（DBDPE）、六溴环十二烷等含磷阻燃体系聚磷酸铵、红磷以及有机磷阻燃剂无机阻燃体系ATH、MDH5.1.2阻燃聚乙烯

性能：具有良好的力学性能、电绝缘性能和加工性能，且尺寸稳定性好、易着色、原料易得、成本低廉。用途：PS泡沫材料具有隔电、隔声、防震等功能，广泛用于包装材料和建筑材料。装饰、照明、光学仪器、保暖材料等方面。易燃性：LOI为18%，易燃材料，移走火源仍能继续燃烧。聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯（PS）的分子结构式5.1.3阻燃聚苯乙烯

聚苯乙烯PS在300℃以下时相对稳定，在340℃左右时开始降解燃烧分解产物：乙醛、苯乙酮、乙炔、丙烯醛、丙烯基苯、苯、苯甲酸等。PS分子链的链端断裂过程5.1.3阻燃聚苯乙烯

纳米阻燃HIPS的热释放速率曲线样品TTI/sPHRR/(kW/m2)PMLR/(g/s)THR/(MJ/m2)EHC/(MJ/kg)Residue/%HIPS301129.30.30148.836.10HIPS/5%有机蒙脱土23508.50.17142.736.14.9HIPS/5%碳纳米管19676.30.19146.536.15.0HIPS/5%纳米SiO220884.80.26147.136.14.9表5-1纳米阻燃HIPS的燃烧性能参数5.1.3阻燃聚苯乙烯

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）5.1.4阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS的LOI仅为19.0%左右，易燃且在燃烧过程中会释放出大量有毒气体，还存在着熔融滴落现象。ABS树脂在300℃左右即开始分解，当温度超过380℃时发生剧烈分解，至650℃左右时基本完全分解，不具成炭性。三元共聚物较高的冲击强度、良好的加工性能和化学稳定性，易于模塑成型，制品光泽度好且兼