摘 要

聚丙烯（PP）是目前应用十分广泛的树脂，主要应用于汽车、包装、建筑等产业。但聚丙烯的氧指数很低，容易引起火灾，燃烧时会产生大量烟和有毒气体，因此需要对其进行阻燃改性才能满足使用需求。

膨胀型阻燃剂（IFR）具有很好的阻燃效果，适合用于阻燃PP，IFR系统由酸源，碳源和气源组成。本次实验中，酸源为聚磷酸铵（APP），碳源为季戊四醇（PER），气源为三聚氰胺。

聚磷酸铵（APP）易溶于水，本文研究了用三聚氰胺-甲醛树脂包覆APP，通过扫面电子显微镜（SEM），抗水性实验测试了包覆效果。得到了包覆性较好的微胶囊APP，水中溶解度显著降低。

将膨胀型阻燃剂加入PP中，制备阻燃PP复合材料。通过氧指数测试仪，UL-94垂直燃烧实验，万能试验机等测试方法，对阻燃PP复合材料的阻燃性能和力学性能进行了测试。测试结果显示，当季戊四醇添加量占IFR体系的30%左右时，阻燃效果最好。蒙脱土的添加量为1.0%时，对阻燃性能的提升最明显。添加阻燃剂会降低材料的拉伸强度和弯曲强度，但加入蒙脱土后，材料的力学强度又会有一定回升。

关键字：聚丙烯，无卤阻燃，微胶囊APP，蒙脱土，氧指数

Abstract

Polypropylene (PP) is a widely used resin, which is mainly used in automobile, packaging, construction and other industries. But the oxygen index of polypropylene is very low, it makes polypropylene easy to cause fire.It will produce a lot of smoke and poisonous gas when burning. Therefore, it needs to be modified by flame retardant to meet the demand of use.

Intumescent flame retardant(IFR) systemhas good flame retardant effect, it is suitable for flame retardant PP. IFR system consists of acid source, carbon source and gas source. In this experiment, the acid source is ammonium polyphosphate (APP), the carbon source is pentaerythritol (PER) , the gas source is melamine.

Ammonium polyphosphate (APP) is soluble in water. In this dissertation, APP was coated with melamine formaldehyde resin. The coating effect was tested by scanning electron microscopy (SEM) and testing water resistance of microcapsulated ammonium polyphosphate.It was obtained that microcapsuled APP with good encapsulation property, and the solubility of microcapsuled APP in water was decreased remarkably.

Intumescent flame retardant was added into PP to prepare flame retardant PP composite. The flame retardancy and mechanical properties of flame retardant PP composites were tested by oxygen index tester, UL-94 vertical combustion test and universal testing machine. The test results show that when the pentaerythritol in IFR accounted for about 30%, the flame retardant is good effect. The best dosage of montmorillonoid is 1%, it has a good flame retardant performance. Flame retardant will reduce the tensile strength and bending strength of the material, but the mechanical strength of materials will have a recovery with the addition of montmorillonite.

Key Words：polypropylene, halogen-free flame retardant, microcapsulated ammonium polyphosphate, montmorillonoid, oxygen index目 录

第一章 绪论 1

1.1聚丙烯的应用 1

1.2高聚物的燃烧机理 1

1.3阻燃剂在火灾中的作用 2

1.4阻燃剂的发展现状 2

1.5膨胀型阻燃剂的阻燃机理 2

1.6研究目的与研究内容 3

第二章 APP的微胶囊化 5

2.1制备微胶囊的作用和方案 5

2.1.1制备微胶囊的作用 5

2.1.2制备微胶囊的方案 5

2.2 APP的微胶囊化机理 5

2.2.1三聚氰胺-甲醛树脂的合成机理 5

2.2.2三聚氰胺-甲醛树脂包覆APP的反应机理 6

2.3试验原料和仪器 6

2.4制备过程 6

2.4.1实验数据 6

2.5微胶囊APP的SEM分析 7

2.5.1扫描电子显微镜分析方法 7

2.5.2微胶囊APP的SEM结果分析 7

2.6微胶囊APP的水溶性分析 8

2.6.1水中溶解度测试方法 8

2.6.2水溶性实验结果与分析 8

第三章 微胶囊APP在PP上的阻燃性能研究 9

3.1 阻燃PP的制备原理 9

3.2 膨胀型阻燃剂的阻燃机理 9

3.2.1阻燃机理 9

3.2.2 IFR的三组分 9

3.2.3 性能测试 9

3.3实验原料和仪器 9

3.4实验配方 10

3.5原料混合 10

3.6压板方法 11

3.7燃烧性能测试 11

3.7.1制备标准式样 11

3.7.2氧指数测试 12

3.7.3垂直燃烧测试 12

3.8测试结果 13

3.9结果分析 14

第四章 IFR/PP和IFR/MMT/PP复配体系阻燃复合材料研究 15

4.1实验原理 15

4.2实验原料和仪器 15

4.3制备方案 15

4.4测试方法 15

4.5 IFR/PP板材的制备和性能测试结果 15

4.5.1实验分组 15

4.5.2测试结果 16

4.6 IFR/MMT/PP板材的制备和性能测试结果 17

4.6.1实验分组 17

4.6.2测试结果 18

4.7结果分析 19

第五章 结论与展望 21

参考文献 22

第一章 绪论

1.1 聚丙烯的应用

聚丙烯（PP）是热塑性树脂，随着工业技术的发展，聚丙烯凭借优异的性能，在许多领域都有广泛应用。例如，双向拉伸聚丙烯薄膜，用作塑料制品的包装材料；汽车用塑料已达到汽车质量的5%~10%，汽车用改性聚丙烯是汽车用塑料的理想材料，可以通过改性使性能满足使用要求；家电用聚丙烯，通过使聚丙烯改性，可以很好的适用于家电，在未来市场有广阔前景；还有管材用聚丙烯，高透明聚丙烯等。聚丙烯在塑料领域的用量占有相当大的比例，并且其未来消费量仍讲保持较高的增长速度。

聚丙烯是易燃材料，在使用过程中容易引起火灾，因此需要对其进行阻燃改性，才能满足使用要求。