聚丙烯复合材料热稳定性能研究进展.pdf

塑料助剂
2012年第5期(总第95期)
聚丙烯复合材料热稳定性能硏究进展
夏少旭曾桂华1曹新鑫
(1,河南理工大学材料科学与工程学院,焦作,454000;2,河北大学化学与环境工程学院,保定,071000
摘要本文简述了提高聚丙烯复合材料耐热降解性能的方法,为填料改性聚丙烯复合材料热解性
能研究提供了参考,并展望了热降解研究在填料改性聚丙烯复合材料中的应用前景。
关键词聚丙烯热降解改性性能
doi:10.3969jisn.1672-6294.2012.05.003
Research Advance in Thermal-degradation Resistance of Polypropylene Composites
Xia Shaoxu Zeng Guihua Cao Xinxin -,2
(1, School of Material Science and Engineering, Henan Polytechnic University, Jiao zuo 454000;
2, College of Chemistry and Environmental Scienee, Hebei University, Baoding 071000)
Abstract: The methods to improve the thermal-degradation resistance propertie of polypropylene (PP)
composite were briefly introduced. Reference for the thermal-degradation studies of modified PP composites
were provided. Prospects for the application of thermal-degradation in filler/PP Composite were predicted
Keywords polypropylene; thermal-degradation; modification; property
聚丙烯(PP)由于合成方法简单,且具有原料1.1传统填料
来源丰富、价格低廉、良好的物理力学性能与加工
为了降低制品成本和完善材料性能,研究传
性能,从而成为塑料产量增长最快的品种之一,其统填料对P耐热降解性能的影响一直受到人们
产量在五大通用塑料中占第三位り。但是作为一种的关注。常用的传统阻燃填料为氢氧化镁。
通用塑料,其氧指数只有17%,属于易燃烧的高分
Hideko T0yama以氢氧化镁(MH)为无机填
子材料叫。PP链上含有α氢及大量不稳定的叔碳料制备了等规聚丙烯/聚苯醚MH和iPP/ PPE/H
原子,所以热氧化是PP最主要的老化降解的因苯乙烯ー一乙烯ー丁二烯苯乙烯三嵌段聚合物(iPP
素。目前,通过聚丙烯改性来提高其热性能经历了PEMH)阻燃型复合材料,当添加5%(质量分数,
较长时间的发展,已经形成了无机填料改性、金属下同)粒径为0.8km的MH时,两种材料的初始
离子改性、有机添加剂等多体系发展的格局。对降解温度()分别提高了5℃和11℃。在第一种
PP热降解性能进行综述,为PP复合材料的热性复合材料中,MH位于PPE的耐热区,而在第二种
能研究提供了参考,具有十分重要的意义。
材料中,MH位于PPE和iPP界面之间,实验证明,
无机填料改性棗丙烯
较小粒径的MH可以对材料燃烧的中间阶段起到
抑制作用;以月桂酸(DA)为表面修佈剂,制备iPP
无机材料具有较好的热稳定性和机械强度,PPE/SEBS/MH-DA,当MH-DA含量为5%和30%
常被用来增强PP及提高其耐热性。
时,。比纯iPP分别高了81℃和95℃,说明了DA
对于体系热稳定性有很大的提高。
收稿日期:2012-05-07
基金项目:河南理工大学第九期“步步高”大学生科技攀登计划(第40号)
Xiaolang Chen叫通过热重分析(TGA)研究了
第5期
夏少旭,等.聚丙烯复合材料热稳定性能研究进展
MH改性PP的热稳定性。结果表明:纯P燃烧后容剂已经插入到OMMT片层间。
没有残渣剩余,含有无机填料的复合材料残渣剩
复合材料PP/OMMT-1和PP/OMMT-2的较纯
余量(Ma)为35%~37%,PP,PP/MH的氧指数PP提高30-50℃,提高60-90℃,这是由于OMMT
(LOD)分别为18.1%,28.2%,同时,含有50%MH形成了阻碍氧气和挥发气体的天然屏障。
的PP热降解活化能(E)为110.0kJ/mol,比纯PP
瞿英俊以膨胀型阻燃剂(FR)为阻燃剂、蒙脱
的69.1 kI/mol高了很多,说明无机填料増强了PP土(MMT为协效剂PP-g-MA为增容剂,对聚丙烯
的热稳定性
(PP)进行阻燃改性, PP/IFR/MMT分解释放出的热
1.2纳米填料
量较大,放热峰峰值温度较高。这说明IR与
纳米填料是指三维结构中有一维的长度在
MMT之间确实存在着一定的对抗效性,表现为放
100nm之间或者具有纳米结构的填料。纳米结构热量的增大;同时,加人MT后体系放热峰峰值
的表面原子具有很大的化学活性,表现出强烈的温度有所升高,促使IFR在较高的温度下发生热
表面效应,能够与某些大分子发生键合作用,提高分解,导致大量的可燃性挥发物的生成,增加了发
分子间的键合力,改善聚丙烯材料的耐热降解性热量。
能
Silviu Jipal叫分别用纯CaCO和经硬脂酸包覆
Jordana Palacios?制备了聚丙烯/纳米有机蒙的CaCO3改性PP,研究了复合材料的热氧稳定
脱土(PP/OMT)复合材料,在材料中添加茂金属性,研究表明:随着经硬脂酸包覆的CaCO3含量的
催化聚乙烯(mPE)和乙烯ー乙酸乙烯酯共聚物(E-增大,体系稳定性增加;随着未经改性CaCO3含量
VA),并探究了其二元复合体系以及三元复合体的增大,体系的热强度下降。
系的热稳定性。研究结果显示:PP基体( Ppmatrix)/
黄勇平制备了PP-g-MA和丙烯酸接枝PP
mPE和 Ppmatrix/EVA的最大失重温度()较PP/(FP)増容的nano-CaCO√PPPS复合材料,用热
OMMT提高了10~15℃,但是 Ppmatrix/mPE/EVA三重分析(TGA)研究复合材料的热降解行为,结果
元共混体系的降解温度较PP/OMMT降低,这是由表明:加人nano-CaCO3有助于提高PP/PS共混物
于,二元体系中在PP和mPE断链过程中包含多重的热稳定性,对于提高复合材料的热稳定性,PP
交联和支链反应,而在三元体系中可能在低温降
MA、FPP与nano-CaCO3不存在协同作用;nano
解过程中出现了酸催化现象。
Caco增容PP/PS共混物复合材料的差热重量分
吴唯?采用熔融共混法制备了PP/OMT复合析(DTG)曲线在400~500℃间有两个失重速率峰,
材料,对其热降解动力学进行了研究,研究表明:分别对应PS和PP的热降解
添加2.5%OMMT,体系的t提高了38.5℃,这说明
Baoxian Dulリ将碳纳米管(CNTs)和IFR添加
OMMT显著影响了PP热降解的初始阶段。体系的到PP中,通过TCA对其阻燃及热稳定性进行了
Ea较纯PP提升了84kJ/mol,当热降解率为0.3~研究,结