聚丙烯的燃燒機(jī)理
高分子材料發(fā)生燃燒必須滿足燃燒三要素：可燃物、氧氣、熱量。PP的燃燒過(guò)程伴隨著發(fā)光、發(fā)熱現(xiàn)象，是一個(gè)非常復(fù)雜的氧化降解過(guò)程。通常，PP的燃燒可分為受熱、分解、引燃、火焰?zhèn)鞑?個(gè)階段，受熱時(shí)，其溫度不斷升高，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，材料開(kāi)始熔化并在熱穩(wěn)定性差的鍵處斷裂。當(dāng)材料溫度繼續(xù)升高到達(dá)分解溫度時(shí)，PP開(kāi)始分解，主鏈發(fā)生斷裂，生成烯烴、石臘和脂環(huán)烴等裂解產(chǎn)物。PP分解所產(chǎn)生的可燃性揮發(fā)物與空氣中的氧氣充分混合，當(dāng)溫度達(dá)到其燃點(diǎn)或閃點(diǎn)后，開(kāi)始燃燒。材料表面燃燒釋放的熱量通過(guò)傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流方式傳向材料內(nèi)層，導(dǎo)致熱分解過(guò)程進(jìn)一步擴(kuò)展并釋放出更多的可燃性氣體，從而燃燒自動(dòng)擴(kuò)展，火焰越來(lái)越大，直至可燃物燃盡
膨脹型阻燃劑的阻燃機(jī)理
15%聚四氟乙烯填充PP主要通過(guò)凝聚相阻燃發(fā)揮作用，當(dāng)溫度超過(guò)臨界值時(shí)，阻燃體系開(kāi)始成炭和膨脹，進(jìn)而在材料表面形成一層蓬松多孑L的炭層，它不僅能阻止熱量在基體中進(jìn)一步釋放和擴(kuò)散，而且還能阻隔氧氣和可燃性氣體，以及減緩聚合物產(chǎn)生熔滴以阻止火勢(shì)迅速蔓延。膨脹型阻燃劑主要包含3部分 ：酸源(如聚磷酸銨APP，促使炭源脫水成炭)、炭源(如****PER，與礦物酸反應(yīng)成炭)、氣源(如三聚氰胺，通過(guò)產(chǎn)生惰性易揮發(fā)氣體使炭層膨脹)。
膨脹型阻燃劑復(fù)配阻燃聚丙烯的研究現(xiàn)狀
與含鹵阻燃劑相比，15%聚四氟乙烯填充PP有一些缺點(diǎn)。首先，其添加量較大，且3個(gè)組分之間及其與PP基體的相容性差，使復(fù)合材料的力學(xué)、電和絕緣性能下降，尤其是大幅降低拉伸、沖擊強(qiáng)度；其次，由于炭源為多元醇，PP的吸濕嚴(yán)重，各成分之間容易發(fā)生醇解，導(dǎo)致復(fù)合體系的耐水性下降；*后，PP的相對(duì)分子質(zhì)量低，因而熱穩(wěn)定性、抗遷移性差，*終會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料的物理機(jī)械性能變差。研究發(fā)現(xiàn)，PP與一些含硅或含硼的協(xié)效劑以及層狀硅酸鹽、層狀雙氫氧化物等無(wú)機(jī)粒子復(fù)配使用時(shí)能顯著提高PP的阻燃效率，下文分別介紹這幾類與PP復(fù)配使用的阻燃劑。
膨脹型阻燃劑／硅系阻燃劑復(fù)配阻燃聚丙烯
研究表明，添加少量的含硅化合物可以提高材料的阻燃性能，其阻燃機(jī)理被認(rèn)為是在固相中促進(jìn)燃燒成炭，并且在氣態(tài)下捕獲活性自由基。含硅阻燃體系包括二氧化硅、層狀硅酸鹽等無(wú)機(jī)硅和硅烷、硅氧烷、硅樹(shù)脂等有機(jī)硅阻燃劑
膨脹型阻燃劑／層狀硅酸鹽復(fù)配阻燃聚丙烯
高聚物／層狀硅酸鹽(MMT)納米復(fù)合材料的成功制備，15%聚四氟乙烯填充PP實(shí)現(xiàn)了聚合物基體與無(wú)機(jī)粒子在納米尺度上的結(jié)合，克服了傳統(tǒng)填充聚合物的許多缺點(diǎn)，能賦予材料優(yōu)異的力學(xué)、熱及隔氣性能。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)MMT能夠延緩聚合物的燃燒過(guò)程，顯著降低熱釋放速率峰值(PHRR)，同時(shí)能夠提高材料的力學(xué)性能。
綜上所述，復(fù)配后的15%聚四氟乙烯填充PP基體的熱穩(wěn)定性和阻燃性能得到了一定程度的提高，不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也暴露了不少問(wèn)題。首先，絕大多數(shù)復(fù)配的填料是無(wú)機(jī)物，與PP基體的相容性較差，有些納米級(jí)填料甚至?xí)霈F(xiàn)團(tuán)聚，造成復(fù)合體系的性能嚴(yán)重不均勻；其次，有些填料價(jià)格普遍較高，考慮到成本問(wèn)題，幾乎沒(méi)有應(yīng)用的前景；再有，膨脹型阻燃劑與復(fù)配填料的總量不能太高，太高的話會(huì)嚴(yán)重降低材料的力學(xué)性能。所以在保證材料的力學(xué)性能前提下，提高填料與PP基體的相容性和尋找價(jià)格低的填料復(fù)配成為了膨脹型阻燃劑復(fù)配阻燃PP的研究方向。
丙綸將是聚丙烯發(fā)展?jié)摿?大的品種，15%聚四氟乙烯填充PP除用作服裝用纖維外，工業(yè)用丙綸是*活躍的市場(chǎng)。隨著對(duì)工程質(zhì)量的重視，聚丙烯無(wú)紡布在道路、水庫(kù)、堤壩建設(shè)等方面的應(yīng)用將迅速增加。此外．在醫(yī)療及衛(wèi)生材料方面的消費(fèi)也很快。l996年據(jù)統(tǒng)計(jì)為34萬(wàn)t，預(yù)計(jì)2000年丙綸產(chǎn)量為47萬(wàn)一49萬(wàn)t，預(yù)計(jì)到2005年丙綸的需求 將達(dá)到55—60萬(wàn)
無(wú)規(guī)聚丙烯改性瀝青防水材料根據(jù)國(guó)家化學(xué)建材推廣應(yīng)用“九五”計(jì)劃和2010年發(fā)展規(guī)劃綱要要求，今后建筑業(yè)要使用高性能的新型防水材料，對(duì)高分子防水建材的工業(yè)規(guī)模提出了導(dǎo)向性要求。隨著西部開(kāi)發(fā)．城鎮(zhèn)住宅和工商業(yè)建筑的快速發(fā)展，聚合物改性防水材料將成為我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的防水材料之一。預(yù)汁到2OO0年．我國(guó)建材市場(chǎng)需求無(wú)規(guī)聚丙烯政性瀝青防水卷材約735萬(wàn)I11 ／a，需無(wú)規(guī)聚丙烯0 7萬(wàn)t／a；2010年需無(wú)規(guī)聚丙烯改性瀝青肪水卷材4 620萬(wàn) ／a，需無(wú)規(guī)聚丙烯4．6萬(wàn)t／a。
目前國(guó)內(nèi)洗農(nóng)機(jī)的生產(chǎn)能力約l 200萬(wàn)臺(tái)，已成為世界 *大的洗衣機(jī)生產(chǎn)國(guó)，據(jù)此估計(jì)，國(guó)內(nèi)洗農(nóng)機(jī)行業(yè)年需共集聚阿烯約2OO kt。但目前國(guó)產(chǎn)料在數(shù)量和質(zhì)量 郁無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求．國(guó)內(nèi)洗衣機(jī)加工所用的原料基本上依賴進(jìn)1：3，每年進(jìn)1：3專用料8萬(wàn)～1O萬(wàn)t，洗衣機(jī)專用料與普通料的價(jià)差比較大，而進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)專用料的價(jià)差更大。如今燕化公司已能太批量生產(chǎn)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的洗衣機(jī)專用聚丙烯，截止1999年I2月20日，燕化公司聚丙烯事業(yè)部累計(jì)生產(chǎn)洗衣機(jī)專用料已經(jīng)超過(guò)2萬(wàn)t。