锡酸锶与聚磷酸铵协效体系对PP 的阻燃研究

陈灵智，孙会娟，张 彦，赵现伟

（衡水学院，河北 衡水 053000）

聚丙烯（PP）密度小、透明度较好，应用领域广泛。但由于聚丙烯易燃，在燃烧过程中不仅放出大量的热而且伴有熔融物产生,进而引发火灾。因此对PP 进行阻燃处理显得尤为重要[1-3]。APP 对PP 有较好的阻燃性能，但是APP 的热稳定性差，与聚合物材料的相容性较低，因此，经常通过对APP 的表面改性或与其他阻燃剂的协效作用，提高APP 的阻燃效率。郝建薇[4]等用氨基硅烷偶联剂对APP 进行表面改性，廖凯荣[5]等用聚己内酰胺（PA6）对APP 阻燃剂进行改性，改性后阻燃效果明显。雷周桥[6]等探究APP 与季戊四醇复合来提高其阻燃性能。屈红强[7-9]等以锡酸锌的协效体系对PP 的阻燃研究，取得了良好的效果。本文拟通过自制的锡酸锶与APP 协效研究其体系对PP 的阻燃。

1 材料制备

1.1 锡酸锶的合成步骤

将锡酸钠和氯化锶分别溶于烧杯中，搅拌，按1∶1 的反应，通过调节pH 制备羟基锡酸锶，之后经过高温灼烧制备锡酸锶阻燃剂。

1.2 阻燃PP 的制备

按照配方称好药品，然后把所配的样品用开炼机使其混合均匀。制备PP 配方如表1。

表1 实验配方

2 结果与讨论

2.1 氧指数分析

含不同量阻燃剂PP 的氧指数见表。

由表2 可知，不加阻燃剂的PP 样品的极限氧指数25.6%。随着锡酸锶的量增加极限氧指数也在增加，当锡酸锶的量为15 份时，极限氧指数达到28.5%。在加入锡酸锶的基础上加入APP，对比只加入锡酸锶阻燃剂，极限氧指数明显增加。当锡酸锶加入15 份和20 份APP 极限氧指数达到最大34.2%。锡酸锶与APP 协效体系与只加APP 对比，加入锡酸锶有助于提高极限氧指数。当加入15 份锡酸锶与20 份APP 协效体系对PP 的阻燃效果最好。

表2 添加不同含量阻燃剂的PP 的氧指数

2.2 垂直燃烧分析不同含量阻燃剂PP 的垂燃烧性见表3。

表3 添加不同含量阻燃剂的PP 垂直燃烧性能

由表3 可知，不加阻燃剂，PP 的燃烧等级为V-2，材料极易燃烧，当单独添加锡酸锶阻燃剂，燃烧等级还是较高，为V-2 级。当锡酸锶15 份与20 份APP 协效时，PP 的燃烧等级降到V-1，燃烧等级下降。锡酸锶与APP 的协效体系使PP的燃烧等级降低。

2.3 PP 的热重图不同PP 的热重图见图1。

图1 PP 的热重图

由图1 可知，PP 的热分解温度在210～470℃，分解过程较快。有少量残碳剩余。当往PP 中加入15 份锡酸锶和20 份APP 时，图中可看出阻燃材料的热降解过程明显推后，PP 的热稳定性提高。APP 在200～500℃受热时降解可生成有偏磷酸，偏磷酸使PP 脱水碳化，碳化后的碳化物为隔热隔氧物质起到阻燃作用。在800℃时，较之空白样，PP 残碳量有所增加。阻燃体系锡酸锶与APP 的加入，使PP 的阻燃性能增加。

3 结论

锡酸锶与APP 的协效体系对PP 的阻燃研究中，将锡酸锶与APP 以不同比例加入PP 中，通过极限氧指数、垂直燃烧测试表明，当加入15份锡酸锶和20 份APP，极限氧指数34.2%，燃烧等级V-1，阻燃体系能够达到较好的阻燃效果。通过热重分析可以发现，锡酸锶和APP 协效可使阻燃后PP 样品的热降解明显推后，热稳定性提高，残碳量增加。