劉俊

(江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，江西 南昌 330001)

對(duì)大多數(shù)聚烯烴而言，它們的結(jié)構(gòu)中只含有碳、氫或碳、氫、氧三種元素，自身容易燃燒，燃燒時(shí)熱釋放速率大、熱值高、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?、不易熄滅、產(chǎn)生濃煙和有毒氣體，對(duì)環(huán)境造成危害，對(duì)人的生命安全和財(cái)產(chǎn)形成巨大威脅[1～3]。隨著人們安全、環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，世界各國對(duì)于高分子材料的易燃性以及由此引發(fā)的火災(zāi)、環(huán)境污染等問題給予了高度重視，不僅對(duì)阻燃材料的研究越來越深入，而且制定出越來越嚴(yán)格的阻燃法規(guī)和法律[4～5]。因此開發(fā)清潔、高效、安全環(huán)保、價(jià)格低廉的阻燃劑和火災(zāi)安全型阻燃聚烯烴類材料具有重要意義。

本實(shí)驗(yàn)所選用的基材PP是近年來發(fā)展迅速的塑料品種之一，它具有良好的耐沖擊性、柔韌性、耐環(huán)境、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性，同時(shí)與填料、阻燃劑有良好的混容性。PP適合于擠出、注塑、吹塑、熱成型等多種加工方式，生產(chǎn)主要產(chǎn)品有管材、板材、建材、電器配件、電纜絕緣材料和日用品等多種產(chǎn)品。但PP與聚烯烴一樣易燃，同時(shí)產(chǎn)生帶有毒性氣體的黑煙，限制了其在家電、建筑、建材、電纜絕緣等方面的應(yīng)用，故生產(chǎn)中PP的阻燃性越來越引起人們的重視。PP的氧指數(shù)較低，約為18左右，在空氣中極易燃燒，需要通過添加某些阻燃劑來使其氧指數(shù)達(dá)到27以上，從而符合阻燃要求，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。本文研究的主要內(nèi)容：

（1）通過對(duì)PP和MH填充PP所得復(fù)合材料在降溫速率分別為5、10、20、40℃/ min時(shí)的DSC測(cè)試，得到DSC降溫曲線，進(jìn)而分析材料的力學(xué)性能和它的結(jié)晶行為關(guān)系。

（2）在PP/MAPP基材中加入不同比例的MH，用微型密煉機(jī)共混密煉，壓片成型，測(cè)其燃燒性能，分析數(shù)據(jù)，獲得基材V-0級(jí)阻燃效果的最佳組分配方。

（3）在PP/MAPP/MH基材中分別加入?yún)f(xié)效粉體Talc、ZB、OMT以及它們兩者或是三者在與基材的復(fù)配后，通過用微型密煉機(jī)共混密煉，壓片成型，測(cè)其燃燒性能，分析數(shù)據(jù)，獲得基材V-0級(jí)阻燃效果的最佳協(xié)效復(fù)配組分配方。

評(píng)定方法，即通過氧指數(shù)測(cè)定法和水平垂直燃燒法評(píng)定基材的燃燒性能；錐形量熱、熱性能等測(cè)試基材的熱釋放速率，進(jìn)一步評(píng)定基材的阻燃性能。由以上實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果，評(píng)定各體系中添加劑對(duì)基材的阻燃性能，考察各體系間的無機(jī)阻燃劑粉體對(duì)基材的不同阻燃效果，找出使基材達(dá)到FV-0級(jí)阻燃效果的最佳組分配方。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

實(shí)驗(yàn)所用材料列于表1。

表1 實(shí)驗(yàn)試劑

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)所用儀器列于表2。

表2 實(shí)驗(yàn)儀器

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 MH對(duì)PP/MAPP燃燒性能的影響

用極限氧指數(shù)(LOI)來衡量材料的阻燃性能雖然已引起很多爭(zhēng)論[6～8]，但是氧指數(shù)試驗(yàn)引起數(shù)據(jù)重復(fù)性較好、實(shí)驗(yàn)方法簡單，目前仍被很多研究人員所采用。

為了考察不同組分MH對(duì)PP阻燃性能的影響。我們做了MH在不同含量時(shí)基材的燃燒性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。為了提高M(jìn)H在PP基體中的分散性，本文采用馬來酸酐接枝聚丙烯(MAPP)作為相容劑。該體系的配方及燃燒測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 MH對(duì)PP/MAPP基材的阻燃效果

從該組實(shí)驗(yàn)中我們看到，聚丙烯中添加不同量的Mg(OH)2阻燃劑對(duì)材料的氧指數(shù)的影響也是不同的，不含阻燃劑的聚丙烯的氧指數(shù)只有17左右，這說明它在空氣中很容易燃燒，隨著Mg(OH)2阻燃劑的添加量增加，材料的氧指數(shù)也在逐漸增大，當(dāng)Mg(OH)2的添加量達(dá)到62份基材才達(dá)到FV-0級(jí)的阻燃效果，表明Mg(OH)2的阻燃效率比較低。

2.2 Mg(OH)2的阻燃機(jī)理討論

Mg(OH)2的阻燃作用一般認(rèn)為[9]是受火后釋放出結(jié)晶水，吸收PP燃燒過程中放出的部分熱量，降低基材表面溫度，減慢其降解速度。此外，Mg(OH)2分解放出的水蒸氣可稀釋火焰區(qū)可燃性氣體的濃度，并有一定的冷卻作用；Mg(OH)2還有助于燃燒時(shí)形成碳化層，即可阻擋熱量和氧氣的進(jìn)入，又可阻擋小分子可燃?xì)怏w逸出。

2.3 MH/Talc比例對(duì)燃燒性能的影響

表4是為了考察不同組分MH/Talc比例對(duì)PP/MAPP阻燃性能的影響，而做的MH/Talc在不同含量時(shí)基材的燃燒性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

表4 不同MH/Talc比例對(duì)基材的阻燃效果

首先固定Talc含量的不變，逐漸增加Mg(OH)2的百分比，在Mg(OH)2為48份時(shí)，體系的LOI值達(dá)到31.5，垂直燃燒實(shí)驗(yàn)沒有達(dá)到FV-0級(jí)。隨著PP含量的減少，Mg(OH)2的增加，體系的LOI值增加的不是很明顯，垂直燃燒實(shí)驗(yàn)仍就沒有達(dá)到FV-0級(jí)。但當(dāng)PP為38份，Mg(OH)2為57份時(shí)，體系的LOI值從35.5增加到39.5，且達(dá)到FV-0級(jí)，遞增速度很明顯，垂直燃燒實(shí)驗(yàn)也達(dá)到FV-0級(jí)。

故不同組分MH/Talc對(duì)基材的最佳阻燃性能有個(gè)適當(dāng)?shù)谋壤?/p>

2.4 Talc含量對(duì)阻燃性能的影響

表5是為了考察不同Talc含量對(duì)PP/MAPP阻燃性能的影響，而做的MH/Talc在不同含量時(shí)基材的燃燒性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

表5 不同Talc含量對(duì)基材的阻燃效果

首先固定PP/MAPP含量不變，通過改變Mg(OH)2/Talc的比例，當(dāng)二者的總含量保持62份不變，進(jìn)而尋找MH/Talc對(duì)基材的最佳阻燃性能的最佳比例。由表5可見，隨著Talc的量增加，氧指數(shù)先增加，當(dāng)Mg(OH)2/Talc比例為57/5時(shí)，氧指數(shù)達(dá)到最大值39.5,但是隨著Talc的添加量超過5份時(shí)，氧指數(shù)又在開始下降。上邊反映并不是一味的提高Talc含量就能到達(dá)最佳的阻燃效果。62份的Mg(OH)2/Talc也不是一定能使基材達(dá)到最佳的阻燃效果，而是二者有個(gè)最佳的協(xié)效配比，即Mg(OH)2為57份，Talc為5份時(shí)體系的LOI為39.5，達(dá)到FV-0級(jí)，垂直燃燒實(shí)驗(yàn)也達(dá)到FV-0級(jí)。

隨著MH含量的增大，材料的阻燃性能提高，極限氧指數(shù)逐漸升高，但達(dá)不到V-0級(jí)別；當(dāng)MH部分的被Talc所取代，材料的LOI有所下降，但不甚明顯。

Talc是一種層狀含水鎂硅酸鹽，這種礦物，由于質(zhì)軟光滑，具有很強(qiáng)的滑膩感，故稱為滑石。其中英文名字為talc lump?；哂辛己玫哪蜔岍p潤滑﹑抗酸堿﹑絕緣以及對(duì)油類有強(qiáng)烈的吸附性等優(yōu)良特性，被廣泛用于造紙﹑化工﹑涂料﹑橡膠﹑塑料等工業(yè)部門[10～13]。造紙工業(yè)使用滑石主要用于填料﹑涂料﹑再生紙脫墨吸附劑﹑紙漿調(diào)色劑和樹脂控制劑等?；谒芰瞎I(yè)中的應(yīng)用，是滑石產(chǎn)品的最新動(dòng)向。使用填料達(dá)到各種該性目的或同時(shí)降低成本效果的塑料制品種類有很多。如編織袋﹑板材等?；谒芰现械膽?yīng)用包括：普通級(jí)填料﹑填充母料﹑高級(jí)填充料。涂料中廣泛使用滑石，主要是因?yàn)槠滟|(zhì)地柔軟和磨蝕性低。此外，還因?yàn)橛辛己玫膽腋⌒院头稚⑿浴；囊粋€(gè)缺點(diǎn)是吸油量偏高，因此在需要低吸油量場(chǎng)合它必須與吸油量低的填料如重晶石配合使用。

2.5 MH/OMT比例對(duì)基材燃燒性能的影響

聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料(PLSN)阻燃性能的發(fā)現(xiàn)開辟了阻燃高分子材料的新途徑，是研究清潔、高效、環(huán)境友好的阻燃高分子材料的一個(gè)重要方向[14～18]。層狀硅酸鹽并不是傳統(tǒng)意義上的阻燃劑，但其與聚合物復(fù)合后形成的納米復(fù)合材料卻擁有比聚合物更好的耐燃性，主要?dú)w功于層狀片層的阻隔性，但是PLSN不能滿足聚合物使用所需要的阻燃標(biāo)準(zhǔn)[19～20]。目前，常規(guī)阻燃劑和層狀硅酸鹽協(xié)同阻燃聚合物是阻燃聚合物納米復(fù)合材料研究的一個(gè)重要方向。

為了考察不同組分MH/OMT比例對(duì)PP/MAPP阻燃性能的影響。我們做了MH/OMT在不同含量時(shí)基材的燃燒性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，該體系的阻燃效果見表6。

表6 不同MH/OMT比例對(duì)基材的阻燃效果

首先固定OMT含量為3份不變，逐漸增加Mg(OH)2的百分比，在Mg(OH)2為52份時(shí)，體系的LOI值達(dá)到33.5，垂直燃燒實(shí)驗(yàn)沒有達(dá)到FV-0級(jí)。隨著PP含量的減少，Mg(OH)2的增加，體系的LOI值增加的不是很明顯，垂直燃燒實(shí)驗(yàn)仍就沒有達(dá)到FV-0級(jí)。但當(dāng)PP為32.3份，Mg(OH)2為59份時(shí)，體系的LOI值到39.5，且達(dá)到FV-0級(jí)，垂直燃燒實(shí)驗(yàn)也達(dá)到FV-0級(jí)。

故不同組分MH/OMT對(duì)基材的最佳阻燃性能也有個(gè)適當(dāng)?shù)谋壤?/p>

2.6 MH/OMT體系阻燃機(jī)理的討論

OMT和MH協(xié)效作用的原因在于在燃燒過程中，聚合物基體中的硅酸鹽片層發(fā)生自組裝，在基體表面生成致密堅(jiān)硬的多孔性硅酸鹽炭化材料，具有良好的阻隔作用。在尼龍(PA/OMT)體系中，聚合物降解產(chǎn)生的氣泡對(duì)蒙脫土片層在基體中的傳輸作用是影響PLSN阻燃機(jī)理的重要因素，因其能加速蒙脫土片層在基體表面的排布[21]。在本研究體系中，MHSH降解產(chǎn)生的水蒸氣顯然有助于推動(dòng)蒙脫土片層在熔融基體中傳輸，促進(jìn)MMT片層在材料表面的富集，從而不僅有效隔熱隔氧而且增強(qiáng)炭層強(qiáng)度，提高材料的阻燃性能[22]。

2.7 MH/ZB比例對(duì)基材燃燒性能的影響

為了考察不同組分MH/ZB比例對(duì)PP/MAPP阻燃性能的影響。我們?cè)?2份的MH能使基材達(dá)到FV-0級(jí)的基礎(chǔ)上，做了MH/ZB在不同含量時(shí)基材的燃燒性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，該體系的阻燃效果見表7。

表7 不同MH/ZB比例對(duì)基材的阻燃效果

首先固定PP/MAPP含量不變，通過改變Mg(OH)2/ZB的比例，當(dāng)二者的總含量保持62份不變，進(jìn)而尋找Mg(OH)2/Talc對(duì)基材的最佳阻燃性能的最佳比例。上邊反映并不是一味的提高ZB含量就能到達(dá)最佳的阻燃效果。62份的Mg(OH)2/ZB也不是一定能使基材達(dá)到最佳的阻燃效果，而是二者有個(gè)最佳的協(xié)效配比，即Mg(OH)2為57份，ZB為5份時(shí)體系的LOI為40.5，達(dá)到FV-0級(jí)，垂直燃燒實(shí)驗(yàn)也達(dá)到FV-0級(jí)。

2.8 MH/ZB體系阻燃機(jī)理的討論

加入ZB的原因：ZB其平均粒徑2～10 μm，相對(duì)密度2.69，折射率1.58～1.59，其特點(diǎn)為：價(jià)廉、與鹵系阻燃劑有協(xié)同效應(yīng)、折光率跟高聚物相近。由于含有5個(gè)結(jié)晶水，在燃燒時(shí)可以減少發(fā)煙量，是一種很強(qiáng)的成炭促進(jìn)劑，呈現(xiàn)出良好的抑煙性能，對(duì)氫氧化鎂有極強(qiáng)的協(xié)效性。還可以改善電氣性能，具有抗電弧性，當(dāng)結(jié)晶水在高溫下釋放時(shí)，可對(duì)電弧起分散作用和冷卻作用。所生成的無水硼酸鋅經(jīng)歷了玻璃化作用后，呈現(xiàn)出優(yōu)良的電絕緣性。

2.9 Talc、OMT、ZB最佳協(xié)效配比

表8是為了考察Talc、OMT、ZB、MH復(fù)配后，不同組分MH/(Talc、OMT、ZB)比例對(duì)PP/MAPP阻燃性能的影響。我們?cè)赥alc/OMT/ZB=5/3/5的基礎(chǔ)上，做了MH/(Talc、OMT、ZB)在不同含量時(shí)能使基材達(dá)到FV-0級(jí)的燃燒性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。

首先固定Talc/OMT/ZB=5/3/5的含量不變，從表中可以看出，逐漸增加Mg(OH)2的百分比，在Mg(OH)2為49份時(shí)，體系的LOI值達(dá)到33.5，垂直燃燒實(shí)驗(yàn)沒有達(dá)到FV-0級(jí)。隨著MH含量2份2份的增加，體系的LOI值增加的不是很明顯，垂直燃燒實(shí)驗(yàn)仍就沒有達(dá)到FV-0級(jí)。但當(dāng)Mg(OH)2為53份時(shí)，體系的LOI值到39，且達(dá)到FV-0級(jí)，垂直燃燒實(shí)驗(yàn)也達(dá)到FV-0級(jí)。

表8 Talc、OMT、ZB協(xié)效對(duì)基材的阻燃效果

這表明Talc、OMT、ZB、MH復(fù)配后，并不是只要保持這種比例就可使基材達(dá)到我們所需要的阻燃效果，對(duì)基材的最佳阻燃性能也是有個(gè)適當(dāng)?shù)谋壤?/p>

2.10 錐形量熱實(shí)驗(yàn)分析

圖1是各種添加劑在PP基材中的燃燒特性表征。繪出了錐形量熱器測(cè)定的純PP樹脂以及各種填充劑使PP基材達(dá)到FV-0級(jí)時(shí)樣品熱釋放速率(HRR)等燃燒性能參數(shù)。

圖1 各種添加劑在PP中基材的熱釋放速率曲線

對(duì)圖1中各條曲線的說明：B是PP純樣，D是在PP中加入MH阻燃，F(xiàn)是在PP中加入MH/OMT阻燃，H是在PP中加入MH/Talc阻燃，J是在PP中加入MH/ZB阻燃，L與N都是在PP中加入Talc、OMT、ZB與MH復(fù)配后對(duì)其阻燃(其中L是沒有使基材達(dá)到FV-0級(jí)阻燃級(jí)別)。

材料的著火時(shí)間是材料的一種燃燒性能參數(shù)。通常材料越難燃燒，其著火時(shí)間就越長。在聚丙烯中加入MH(曲線D)，其著火時(shí)間從41.1 s延長到73.6 s，著火時(shí)間有明顯的延遲。但是當(dāng)在基材中分別添加適量的Talc、OMT、ZB等，它們的著火時(shí)間分別為78.8、108.6、126.3 s，其著火時(shí)間與PP純樣的著火時(shí)間相比都有較大延遲，但三者復(fù)配后的著火時(shí)間81.1 s也有明顯延遲，但與他們各自單獨(dú)使用時(shí)相比效果不是很明顯，這是由于里面添加的OMT效果不明顯，而其他的阻燃劑組份含量減少導(dǎo)致體系的阻燃性能降低。

材料的熱釋放速率也是材料的一項(xiàng)重要的燃燒性能參數(shù)，它可以用來預(yù)測(cè)火災(zāi)的規(guī)模及其傳播情況[22]。由圖1可知，PP點(diǎn)燃之后猛烈地燃燒，在80～250 s之間呈現(xiàn)一個(gè)尖銳地HRR峰。由曲線D與B比較可以看出，其PHRR值從1 310 kW/m2左右降低到160 kW/m2左右，PHRR值大幅度的降低，顯示出在聚丙烯中添加的阻燃劑在聚丙烯燃燒過程中起到了很好的阻燃效果。

F、H、J、L、N等的HRR各條曲線基本上沒有出現(xiàn)很多個(gè)小峰，這表明各樣品在燃燒過程中猛烈燃燒后在樣品基材表面都很好的形成了排列規(guī)則、致密的炭層，有效減緩了火焰從表層向樣品內(nèi)部的滲透過程。而PP/MH/ZB的PHRR值進(jìn)一步降低到80 kW/m2時(shí)，HRR曲線也延長到800多秒，出現(xiàn)了2個(gè)HRR峰，在兩峰之間有一段長的平臺(tái)，這說明PP/MH/ZB在部分燃燒時(shí)間內(nèi)放熱比較平穩(wěn)。其中PP/MH/ZB的炭層較其他樣品的炭層較為致密，這可從圖1可以看出，其中幾條曲線而在后期出現(xiàn)的另一個(gè)峰是由于樣品開始燃燒實(shí)行的炭層破裂，導(dǎo)致火焰向樣品內(nèi)部燃燒轉(zhuǎn)變而出現(xiàn)的。

火災(zāi)性能指數(shù)(FPI，F(xiàn)ire Performance Index)是點(diǎn)燃時(shí)間與第一個(gè)熱釋放速率峰值的比值[23]。它在預(yù)測(cè)材料被點(diǎn)燃后是否易于發(fā)生猛烈燃燒具有一定的實(shí)際意義，且可與大型試驗(yàn)中測(cè)得的材料發(fā)生猛烈燃燒的時(shí)間相關(guān)聯(lián)。FPI也可以用于評(píng)價(jià)材料的燃燒性能并據(jù)此將材料分類或排序。FPI值越大的材料，越難發(fā)生猛烈燃燒。

表9列出了用錐型量熱器測(cè)得各個(gè)試樣的點(diǎn)燃時(shí)間與第一個(gè)熱釋放速率峰值（PHRR）等燃燒性能參數(shù)。

不難得出PP、PP/MH、PP/MH/OMT、PP/MH/Talc、PP/MH/ZB、PP/MH/Talc/OMT/ZB六種樣品的FPI值，其大小有如下順序：PP＜PP/MH/Talc/OMT/ZB＜PP/MH＜PP/MH/OMT＜PP/MH/Talc＜PP/MH/ZB。

因此，在相同的條件下，PP最先發(fā)生猛烈燃燒，而PP/MH/ZB最晚發(fā)生猛烈燃燒，其阻燃性最好。

表9 材料的熱釋放速率(HRR)和火災(zāi)性能指數(shù)(FPI)

2.11 MH對(duì)PP結(jié)晶性能的影響

PP材料的力學(xué)性能和它的結(jié)晶行為有著密切的聯(lián)系，本文研究了MH對(duì)PP結(jié)晶性能的影響。

如圖2所示為PP和MH填充PP所得復(fù)合材料的DSC降溫曲線，降溫速率分別為5、10、20、40 K/ min。圖2表明，隨著降溫速率的增加，聚丙烯/ MH復(fù)合材料的結(jié)晶峰變寬，結(jié)晶峰位和結(jié)晶溫度Tp向低溫移動(dòng)。這是因?yàn)榻禍厮俾试龃髸r(shí)，分子鏈于較低溫度下擴(kuò)散到晶相結(jié)構(gòu)的部分在增加，但在較低溫度下分子鏈活動(dòng)性較差，形成的晶體不完善，一方面晶體在較低溫度下就可以結(jié)晶，即Tp變低;另一方面，低溫下分子鏈活動(dòng)性較差，晶體形成不夠完善，而且完善程度差異也較大，從而導(dǎo)致結(jié)晶溫度范圍變大，結(jié)晶峰變寬[24]。另外，發(fā)現(xiàn)在相同降溫速率下，聚丙烯/MH復(fù)合材料的結(jié)晶溫度Tp高于聚丙烯的Tp，表明MH的加入使得聚丙烯的結(jié)晶溫度Tp明顯提高。

在任意結(jié)晶溫度時(shí)的相對(duì)結(jié)晶度Xt可以用下式進(jìn)行計(jì)算：

式中，T0為開始結(jié)晶時(shí)的溫度，T∞為結(jié)晶完成時(shí)的溫度。

圖2 PP和PP/MH(30%)復(fù)合材料的DSC結(jié)晶放熱曲線

目前已有許多文獻(xiàn)報(bào)道了高聚物的非等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)的研究，大部分都是用DSC方法進(jìn)行研究，從等溫結(jié)晶出發(fā)，并考慮非等溫結(jié)晶的特點(diǎn)進(jìn)行修正，每種方法均有其使用范圍和局限性。如Ozawa 法、Ziabicki 理論方法、Mandelkern 法等[25]。

用Avrami 方程處理結(jié)晶過程，有如下關(guān)系式：

式中，Xt是在結(jié)晶時(shí)間t時(shí)的相對(duì)結(jié)晶度；n是Avrami指數(shù)，它反映的是高聚物結(jié)晶成核和生長機(jī)理，Zt是結(jié)晶速率常數(shù)，與結(jié)晶溫度有關(guān)。對(duì)上式取對(duì)數(shù)，可得：

但Avrami方程表示的是相對(duì)結(jié)晶度與時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系，因此，必須進(jìn)行時(shí)溫轉(zhuǎn)化，利用公式t=(T0-T)/Ф進(jìn)行換算(式中，t是結(jié)晶時(shí)間，T0為結(jié)晶起始溫度，T為結(jié)晶溫度，Ф是降溫速率)。

圖3、4是結(jié)晶與溫度和時(shí)間的關(guān)系曲線

由表10可知，隨著降溫速率的增大，對(duì)于每一組而言，它們的結(jié)晶溫度(Tp)呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。而對(duì)于添加了一定量的MH和沒有添加MH的PP進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)加了一定量的MH使PP的開始結(jié)晶的溫度增大。

對(duì)于非等溫結(jié)晶過程，在相對(duì)結(jié)晶度較低且假設(shè)結(jié)晶是一熱活化過程時(shí)，可通Kissinger法求出結(jié)晶活化能：

圖3 結(jié)晶度和溫度的關(guān)系曲線

圖4 結(jié)晶度和時(shí)間的關(guān)系曲線

圖 5為純 PP，PP/MH(30%)，PP/MH(40%)，PP/MH(50%)，通過線性擬合分別求出它們對(duì)應(yīng)的活化能分別是296.6、230.5、232.0、235.5 kJ/mol。從中可以看出純PP的活化能比加入MH且隨著MH加入量的增大，活化能呈現(xiàn)減小得趨勢(shì)。

通過上述公式，將所得的數(shù)據(jù)列于表10中。

表10 PP/MH復(fù)合材料的結(jié)晶性能參數(shù)

圖5 PP/MH結(jié)晶活化能曲線

通過上述分析可知，聚丙烯的結(jié)晶活化能大于PP/MH復(fù)合材料的結(jié)晶活化能，可見MH的加入降低了聚丙烯的結(jié)晶活化能，因?yàn)镸H在PP結(jié)晶過程中可以起到異相成核作用，也就是說復(fù)合材料降低的那部分結(jié)晶活化能是由MH與聚丙烯的作用能提供的。

3 結(jié)論

（1）將氫氧化鎂用于各種復(fù)合材料，但無機(jī)阻燃劑需大量添加才能有效阻燃聚合物，而導(dǎo)致復(fù)合材料力學(xué)性能的大幅度下降并影響加工性的缺點(diǎn)。

（2）滑石粉和硼酸鋅在PP中與MH存在較好的阻燃協(xié)同效應(yīng)，但蒙脫土的協(xié)同效應(yīng)不是很明顯，效果如何有待進(jìn)一步的研究。

（3）一般的阻燃增效劑能抑制材料燃燒時(shí)的滴落現(xiàn)象，并和無機(jī)阻燃劑有良好的阻燃協(xié)同作用?？梢詼p少無機(jī)填料的填充量，起到改善材料機(jī)械性能的作用，我們選用的滑石粉和硼酸鋅等是很好的阻燃增效劑。

（4）當(dāng)滑石粉、硼酸鋅和蒙脫土的含量超過一定比例后，阻燃效果逐漸下降，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們證實(shí)了填充劑不能過多使用，至于添加劑的用量要視具體情況而定。

（5）MH在基體中可以起到異相成核作用，大大促進(jìn)PP基體的結(jié)晶速率，并降低材料的結(jié)晶活化能，提高了PP基體的結(jié)晶性能。