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聚丙烯（PP）的密度為0.9g/cm3，是密度最小的通用塑料。此外，PP的烷烴鏈還使其具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性等特點。這些優(yōu)異的性能使PP成為了應(yīng)用最廣的通用塑料，大量應(yīng)用于汽車復(fù)合材料、家用電器殼體、管材、玩具、包裝薄膜、建筑材料等領(lǐng)域。

但是，PP屬于易燃材料，在熱氧條件下，PP的相對分子質(zhì)量在300℃以上迅速下降，其裂解產(chǎn)物主要為短鏈烯烴、醛類和酮類化合物，其極限氧指數(shù)僅為18%左右，且在燃燒過程中易出現(xiàn)融滴和流延起火現(xiàn)象。

因此，為了適用更多的應(yīng)用場合，對PP材料進(jìn)行阻燃處理十分必要。本文綜述了近年來 PP材料無鹵阻燃改性技術(shù)的研究進(jìn)展，并分析了其阻燃機(jī)理。

近日，北京工商大學(xué)湯維等報道了聚丙烯材料無鹵阻燃改性的研究進(jìn)展。經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)出了多種無鹵阻燃 PP的方案，PP用無鹵阻燃劑品種主要包括鎂?鋁系無機(jī)阻燃劑、磷系阻燃劑、膨脹型阻燃劑等種類。這其中又以膨脹型阻燃劑的研究和應(yīng)用最廣，是目前市場主流的PP用阻燃劑產(chǎn)品。

實際上，大部分PP阻燃配方中包含多種阻燃劑成分，不同的成分可根據(jù)不同的機(jī)理單獨產(chǎn)生阻燃作用，或者多種阻燃成分之間存在協(xié)同阻燃效應(yīng)，從而在PP基體中發(fā)揮優(yōu)異的阻燃效果。

鎂?鋁系阻燃劑

應(yīng)用最廣品種有氫氧化鎂（MH）、氫 氧 化 鋁（ATH）和水滑石（LDH）等。在結(jié)構(gòu)上，MH、ATH 和LDH都帶有豐富的OH根基團(tuán)，在受熱燃燒時，會釋放出水分并且生成氧化鎂、氧化鋁的保護(hù)層。水分起到降低環(huán)境溫度并沖淡材料周圍氧氣的濃度的作用；而生成的氧化物成為物理屏障，切斷材料與外界的物質(zhì)交換。在氣相和凝聚相共同作用來抑制材料的燃燒強(qiáng)度。

但是其在阻燃PP的時候有一個明顯的缺點，就是該類阻燃劑需要在很大的添加量的情況下才能達(dá)到較好的阻燃效果，添加量一般在50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）以上，阻燃效率低，并對材料的力學(xué)性能損害較大，因此大多數(shù)研究中將這類阻燃劑與其他阻燃劑品種復(fù)配使用。

磷系阻燃劑 

根據(jù)不同組成，磷系阻燃劑可以分為有機(jī)/無機(jī)磷系兩大類，具體品種主要包括紅磷、磷酸鹽、磷酸酯等。該類物質(zhì)在燃燒的時候能夠產(chǎn)生偏磷酸和焦磷酸等物質(zhì)覆蓋于材料表面形成保護(hù)層；此外，磷系阻燃劑還可以分解釋放含磷自由基起到氣相淬滅的效果。

磷系阻燃劑的阻燃性能優(yōu)良，在 PP 用阻燃劑領(lǐng)域備受關(guān)注并極具發(fā)展前景，在中國具有較大發(fā)展?jié)摿涂臻g。由于磷系阻燃劑具有結(jié)構(gòu)的多樣性、復(fù)合應(yīng)用的靈活性，推動著磷系阻燃劑領(lǐng)域發(fā)展新結(jié)構(gòu)化合物以及新型高效復(fù)合阻燃體系。

目前中國磷系阻燃材料發(fā)展迅速，研究及生產(chǎn)活躍，中國阻燃劑研發(fā)已經(jīng)在本領(lǐng)域取得突破。

膨脹型阻燃劑

在現(xiàn)有的對PP材料阻燃改性的方案中，IFR阻燃方案無疑是最成熟且高效的方案之一。

IFR 是一種在受熱過程中形成多孔膨脹炭層而通過隔熱、隔氧和阻止裂解產(chǎn)物揮發(fā)而產(chǎn)生阻燃作用的阻燃體系。因其無鹵、燃燒時低煙低毒、無熔滴等優(yōu)點成為近些年來研發(fā)的熱點，并被認(rèn)為是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ木G色阻燃劑。

IFR在作用時可分為物理膨脹和化學(xué)膨脹，其中以化學(xué)膨脹型阻燃劑為主。

圖1 膨脹阻燃體系作用原理圖

近些年來，酸源以APP和MPP的使用最為廣泛，其既是酸源、也是氣源，APP和MPP在其單獨阻燃PP材料時，能產(chǎn)生一定的氣相淬滅效應(yīng)來降低材料的燃燒強(qiáng)度，但其成炭性能一般，不能形成具有阻隔作用的炭層，從而不能很好的抑制PP燃燒。

在IFR體系中，酸源雖是真正意義上的阻燃劑，其添加量最大，炭源和氣源屬于協(xié)效劑，但是成炭劑是形成膨脹型炭層的基礎(chǔ)。因此，近些年來國內(nèi)外的研究團(tuán)隊對膨脹阻燃體系阻燃PP的研究主要在于新型成炭劑的合成，以及構(gòu)建高效的IFR體系。

PP作為用量最大的塑料制品之一，其發(fā)展趨勢是朝著輕、薄、小以及高性能化方向發(fā)展，因此高性能阻燃劑品種的需求會不斷增加。

此外，PP材料的阻燃性能和力學(xué)性能對于其應(yīng)用同樣重要，因此需要研究更高效率的阻燃劑來降低其在PP中的添加量，或者研究阻燃劑不同結(jié)構(gòu)形式對PP力學(xué)性能的影響。

在目前所有PP阻燃改性方案中，膨脹型阻燃劑阻燃應(yīng)用是主流方案，但是也存在一些問題，如酸源、氣源較單一，成炭劑的清潔生產(chǎn)技術(shù)需要進(jìn)一步開發(fā)，協(xié)效劑的遴選與應(yīng)用需要進(jìn)一步開展。這將推動我們在PP用阻燃劑的開發(fā)上向高性能阻燃劑產(chǎn)品不斷努力。