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《工程塑料应用》 2023年第10期
DOI:10.3969/j.issn.1001-3539.2023.10.008
无卤阻燃玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备与性能
胡志12
1.重庆科聚孚新材料有限责任公司,重庆 401332; 2.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037 
Preparation and Performances of Halogen-Free Flame-Retardant Basalt Fiber Reinforced Polypropylene Composites
Hu Zhi12
1.Chongqing Copolyforce New Materials Co., Ltd.,Chongqing 401332,China; 2.CCTEG Chongqing Research Institute,Chongqing 400037,China 
摘要:通过玄武岩纤维母粒[聚丙烯(PP)载体]、焦磷酸哌嗪(PAPP)/三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)阻燃母粒(PP 载体)、相容剂(马来酸酐接枝 PP) 共混直接注塑得到无卤阻燃玄武岩纤维增强 PP (PP/BF)复合材料。保持玄武岩纤维质量分数为 20%,通过极限氧指数 (LOI)测试、垂直燃烧测试 、热重(TG)分析和锥形量热测试考察了 PAPP/MPP 阻燃剂含量对PP/BF 复合材料阻燃性能、热分解行为以及燃烧行为的影响。结果表明,在玄武岩纤维含量相同的情况下 ,阻燃剂添加量越高,材料阻燃性能越好,当阻燃剂质量分数增加至 30% 时,复合材料 LOI 增加至 44.8%,1.6 mm 厚度样条垂直燃烧等级达到 V-0 级。在氮气氛围下,阻燃剂的加入会降低 PP/BF 复合材料的初始热分解温度,在空气氛围下则会提高复合材料的初始热分解温度,但都会提高复合材料高温阶段的热稳定性,同时提高残炭率。阻燃剂加入后,复合材料的热释放速率峰值从 460 kW/m2 降低至约 80 kW/m2,同时复合材料的总热释放 、总烟释放等也大幅度降低,说明 PP/BF 复合材料的火灾安全性能得到了明显的提升。 
Abstract:Halogen-free flame-retardant basalt fiber reinforced polypropylene (PP) (PP/BF) composites were prepared by direct injection molding of basalt fiber masterbatch (PP carrier), piperazine pyrophosphate (PAPP)/melamine polyphosphate (MPP) flame retardant masterbatch (PP carrier), and compatibilizer (maleic anhydride grafted PP). Keeping basalt fiber content at 20 wt%, the influences of PAPP/MPP flame retardant content on flame retardancy, thermal decomposition behavior and combustion behavior of PP/BF composites were investigated through limiting oxygen index (LOI) test, vertical combustion test, thermogravimetric (TG) analysis and cone calorimeter test. The results show that under the same basalt fiber content, the higher the content of flame retardant, the better the flame retardancy of the composite. When the flame retardant content is increased to 30 wt%, the LOI of the composite is increased to 44.8%, and the vertical burning level of the composite sample with 1.6 mm thickness reaches V-0 grade. In a nitrogen atmosphere, the addition of flame retardant reduces the initial thermal decomposition temperature of PP/BF composite, while in an air atmosphere, it increases the initial thermal decomposition temperature. However, in the both atmosphere, the flame retardant improves the thermal stability of the composite during the high-temperature stage and increases the residual carbon rate. After the addition of flame retardant, the peak heat release rate of the composite decreases from 460 kW/m2 to about 80 kW/m2, while the total heat release, total smoke release and other factors of the composite also significantly are decreased, indicating a significant improvement in fire safety performance of the composite. 
关键词:聚丙烯;玄武岩纤维;焦磷酸哌嗪;锥形量热;阻燃性能 
Keywords:polypropylene; basalt fiber; piperazine pyrophosphate; cone calorimeter; flame retardancy 
基金:天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项项目(2023-TD-ZD014-004,2022-2-TD-ZD010),中煤科工集团重庆研究院有限公司院自立科研开发项目(2023YBXM44,2023ZDYF19) 
本文引用格式:
胡志.无卤阻燃玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的制备与性能[J].工程塑料应用,2023,51(10):49-54.
Hu Zhi. Preparation and performances of halogen-free flame-retardant basalt fiber reinforced polypropylene composites[J]. EngineeringPlastics Application,2023,51(10):49-54. 

原文:
 
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