含磷木质素基成炭剂的合成及在阻燃聚丙烯中的应用
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国家自然科学基金面上项目(51473024) ;江苏省高校自然科学研究面上项目(16KJD430001)


Synthesis of Lignin-Based Charring Agent Containing Phosphorus and Its Application in Flame Retardant Polypropylene
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    摘要:

    以二苯氧基磷酰氯、木质素为原料,一步法合成含磷木质素基成炭剂(Lig-P),利用双辊密炼机制备了系列含Lig-P、聚磷酸铵、季戊四醇的膨胀阻燃聚丙烯(Lig-P-IFR/PP)。利用傅里叶变换红外光谱、光电子能谱、热失重分别对Lig-P的结构与热分解性能进行表征,结果表明,Lig-P在空气中的初始分解温度从214 ℃提高至226 ℃,且在500 ℃时残留量由2%增至35%,呈现出良好的热稳定性和成炭能力。锥形量热测试结果表明,Lig-P-IFR/PP的热释放速率峰值与总释热量均大幅降低;残炭的数码照片、扫描电镜及拉曼光谱分析表明,Lig-P-IFR/PP的炭层更为完整,石墨化程度也更高。此外,Lig-P-IFR/PP的LOI和UL-94分别达到31%和V-0级,拉伸强度也明显提高,达到22.5 MPa。

    Abstract:

    Using diphenyl chlorophosphate and lignin as raw material, lignin-based charring agent with phosphorus (Lig-P) was synthesized by one-step method, and a series of intumescent flame retardant polypropylene with Lig-P, ammonium polyphosphate and pentaerythritol were prepared by double roller mixer. FT-IR, XPS and TGA were used to characterize the structure and thermal degradation property of Lig-P, and the analysis results suggest that the initial degradation temperature of Lig-P rises from 214 ℃ to 226 ℃, and its residue at 500 ℃ increases from 2% to 35% in air atmosphere, showing that Lig-P has good thermal stability and charring ability. Cone calorimeter test results confirm the significant decrease of peak heat release rate and total heat release of Lig-P-IFR/PP. Furthermore, the analysis results of residual char after cone calorimeter test by digital photograph, SEM and LRS reveal that Lig-P-IFR/PP forms continuous char layer with higher graphitization degree. Moreover, the LOI of Lig-P-IFR/PP reaches 31% as well as its passing UL-94 V-0 rating, and its tensile strength is significantly higher than that of Lig-IFR/PP, and reaches 22.5 MPa.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

王 楠, 宋 艳, 李锦春, 单雪影, 杨 荣, 吴建明.含磷木质素基成炭剂的合成及在阻燃聚丙烯中的应用[J].高分子材料科学与工程,2018,34(4):7-13.

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  • 在线发布日期: 2018-05-04
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