10月19日，“2020年全國阻燃學術年會”在美麗的珠海順利召開。會議由中國石油和化學工業聯合會阻燃材料專委會、中國兵工學會阻燃專委會和北京理工大學國家阻燃材料工程技術研究中心主辦。國內從事阻燃材料研究和生產的高等院校、科研院所、主要企業參加了此次會議。業界阻燃專家齊聚一堂，共同探討溝通阻燃劑與阻燃材料的發展，分享科研成果。此次會議集合和發表各行業專業論文數百篇。

會議伊始，對11名在2020年度阻燃行業優秀工作者通報表揚，并頒發獎牌和證書。普塞呋總經理周侃先生榮獲了此次“2020年全國阻燃學術年會-阻燃行業技術創新優秀工作者”殊榮。普塞呋總經理周侃先生求真務實，積極探索，勇于創新的精神，對阻燃行業做出了突出的貢獻。

普塞呋未來追求技術不斷創新，持續研究新型環保無鹵阻燃劑，與行業內的優秀企業攜手奮進，共享資源，分享研究成果，不斷為客戶創造價值，為社會和人民財產安全積極著想，為推進無鹵阻燃事業而不斷努力。

2020年全國阻燃學術年會的會議論文集，普塞呋《無鹵膨脹阻燃體系用于聚丙烯UL94 5VA級別阻燃測試》、《兩種阻燃劑在高光聚丙烯材料中的對比》兩篇論文入選論文集，積極分享科研結果，促進阻燃行業學術交流。
 

 無鹵膨脹阻燃體系用于聚丙烯UL94 5VA級別阻燃測試 

劉華夏，陳志釗，周侃（清遠市普塞呋磷化學有限公司）
 

摘要
本文選用常見代表性的聚磷酸銨體系阻燃劑（EPFR-100D）,焦磷酸哌嗪體系阻燃劑（EPFR-100DM，110D5VA）兩種體系三種阻燃劑用于聚丙烯中，實驗結果表明：當EPFR-100D 、EPFR-100DM、110D5VA添加量分別達到45%、42%、38%時，聚丙烯阻燃級別可達到2mm厚度UL94 5VA，使用110D5VA的聚丙烯體系擁有相對最好的物理機械性能。
 

關鍵詞
聚丙烯、阻燃劑、5VA、性能
 

前言

聚丙烯（Polypropylene，簡稱PP），作為五大通用樹脂中的一種，在很多領域如注塑、薄膜及纖維生產中有較為廣泛的應用。而PP本身作為一種塑料擁有易燃的缺陷，需要進行阻燃改性才可獲得阻燃PP產品。一般對于PP 的阻燃改性是通過添加阻燃劑進行的，其中較為成熟的是添加鹵系阻燃劑。鹵系阻燃劑具有添加量少，阻燃效率高的特點，但是添加鹵系阻燃劑的PP制品燃燒時會產生有毒氣體，不能滿足人們對于材料日益嚴格的環保要求。而一般的無鹵阻燃劑雖能滿足人們對于材料低煙、無毒的要求，但是其阻燃效率遠不如依靠通過自由基機理阻燃的鹵系阻燃劑，尤其是對于像新能源汽車、暖風機外殼、微波爐外殼等要求阻燃性能比較高的應用領域，一般的阻燃改性手段是無法達到的，需要多組分的阻燃協同方可滿足要求。

UL94阻燃測試標準是應用最廣泛的塑料可燃性能測試標準，而其中的5VA測試標準是其中最為嚴格的，包括樣板和樣條的測試。UL94-5VA要求在滿足其規定火焰強度的情況下，施焰五秒五次后樣板不能燒穿，樣條不能滴落燃棉且延燃時間不超過60秒。現如今，對于PP制品最高的阻燃要求便是可以通過UL94-5VA的測試。但這勢必會嚴重降低材料的力學性能。因此需要在使用無鹵阻燃劑的同時復配一些具有協同作用的組分，以期在較少添加量的情況下使材料滿足UL94-5VA的標準要求。
 

1 實驗部分

1.1  主要原料

聚丙烯，牌號：K9930H,(茂名石化,密度0.91g/cm3；拉伸強度：20MPa；斷裂伸長率：341%；彎曲強度：22MPa；彎曲模量：876MPa；缺口沖擊強度：610J/m)；聚磷酸銨體系無鹵膨脹阻燃劑EPFR-100D，清遠市普塞呋磷化學有限公司；焦磷酸哌嗪體系無鹵膨脹阻燃劑EPFR-110DM，清遠市普塞呋磷化學有限公司；110D5VA，清遠市普塞呋磷化學有限公司；抗氧劑；潤滑劑；抗滴落劑；
 

1.2  主要儀器和設備

UL94垂直燃燒儀器；力學萬能試驗機：CMT4204，深圳新三思材料測試有限公司；熔體流動速率測定儀：XRL-400A，承德精密試驗機有限公司；懸臂梁沖擊試驗機：ZBC-25B，深圳新三思材料測試有限公司；
 

1.3  實驗步驟

1.3.1 樣品制備

將實驗所用PP以90℃條件干燥3h。將干燥后的PP、阻燃劑及各種助劑根據配方攪拌均勻混合后，加入到雙螺桿擠出機中擠出，造粒，干燥。根據測試內容不同，注塑制成各種標準樣條，樣板。

1.3.2 性能測試

按ASTM D638塑料拉伸性能的測試方法進行拉伸性能測試；

按ASTM D790未增強和增強塑料及電絕緣材料彎曲性的標準試驗方法進行彎曲性能測試；

按ASTM D256塑料沖擊試驗方法進行懸臂梁缺口沖擊強度（Izod）測試；

按ASTM D1238熱塑性塑料熔體流動速率的標準測試方法進行熔融指數的測試；

按UL94標準進行燃燒測試；
 

2 結果與討論

2.1 力學性能
 

從表2可知，磷氮類無鹵阻燃劑對于聚丙烯力學性能的降低是比較明顯的。這主要是由于其與聚丙烯的極性相差較大，相容性較差，阻燃劑破壞了于聚丙烯基體連續性，導致聚丙烯力學性能的下降。
 

2.2 阻燃性能

　　測試方法UL94 5VA

由表4結果可知，110D5VA擁有最高的阻燃效率，焦磷酸哌嗪體系阻燃劑其次，聚磷酸銨類阻燃劑在5VA級別的阻燃測試中阻燃效率相對較低。原因是由于5VA級別火焰強度較高，單純依靠聚磷酸銨基阻燃劑或者焦磷酸哌嗪阻燃劑配合聚合物成碳不足以將熱量完全隔絕，過高的熱量導致不接觸火焰的一面熔融，PP分子鏈劇烈運動導致熔體撕開，如下圖3。

圖3 UL94 5VA樣板測試效果圖(頂部撕裂)

110D5VA中含有一種阻燃協效作用，不但可以起到穩固炭層的作用，同時在基體中起到支撐聯結作用，有效避免了頂端撕裂，如下圖4。

圖4 UL94 5VA樣板測試效果圖
 

3 結論

(1) 磷氮類無鹵阻燃劑與聚丙烯相容性較差，用于聚丙烯后會導致其力學性能的降低；

(2)焦磷酸哌嗪阻燃劑用于聚丙烯中阻燃效率高于聚磷酸銨體系；

(3)對于UL945VA級別的阻燃測試，由于火焰強度較高，一般的磷氮阻燃劑滿足不了要求，需協效一些穩固成碳的物質方可通過，尤其對于厚度較小的制品。

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Halogen-freeintumescent flame retardant system is used in UL94 5VA level polypropylene

Abstract In this paper, two types offlame retardants of ammonium polyphosphate system (EPFR-100D) and piperazinepyrophosphate system (EPFR-100DM, 110D5VA) are used in polypropylene. Theexperimental results show that: when EPFR -100D, EPFR-100DM, 110D5VA when theaddition

amount reaches 45%, 42%, and 38% respectively, the flame retardantgrade of polypropylene can reach 2mm thickness UL94 5VA, and the polypropylenesystem using 110D5VA has relatively best physical and mechanical properties.

Key words Polypropylene, Flameretardant, 5VA, Performance