APP阻燃剂下车用PS改性氧化石墨烯阻燃材料的性能分析

袁爱春

摘      要： 利用SEM、TG、MFR等测试手段研究聚苯乙烯接枝改性氧化石墨烯阻燃复合材料（APP为阻燃剂）的性能。研究结果表明：APP无法跟聚合物之间产生良好相容状态，APP发生了明显团聚。试样表面区域同样形成了不连续界面，使APP与PS获得更高的相容性。当APP添加量较低时，KH570改性GO-PS可以发挥明显增容效果，有助于促进阻燃剂与聚合物发生相容的过程。以KH570改性处理后的GO-PS能够使试样表面产生炭保护层，使试样获得更强的阻燃能力。试样中添加10%APP后获得了比原始PS试样更高的抗拉强度并且具备更优耐冲击性能。所有试样MFR都随温度升高而增大，熔体获得了更强流动能力，导致试样较易在燃烧阶段发生滴落的情况。按照1∶1比例加入 KH570改性GO-PS与APP试样具备更高熔体黏度，有效减少滴落情况。

关  键  词：氧化石墨烯;聚苯乙烯;APP阻燃剂;性能表征

中图分类号：TQ 317       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）09-1876-04

Abstract： SEM， TG， MFR and other test methods were used to study the performance of polystyrene grafted modified GO flame retardant composites （APP as flame retardant）.The results showed that APP could not produce a good compatible state with the polymer， and APP agglomeration was obvious.The surface area of the sample also formed a discontinuous interface， which made APP and PS achieve higher compatibility.When the amount of APP was low， KH570 modified GO-PS could play a significant role in increasing the volume， helping to promote the compatibility of flame retardant and polymer.After modification with KH570， GO-PS produced a carbon protective layer on the surface of the sample， so that the sample obtained stronger flame retarding ability.10%APP was added to the sample to obtain higher tensile strength and better impact resistance than the original PS sample.The MFR of all samples increased with the increase of temperature， and the melt gained stronger flow capacity， leading to the sample being more prone to dripping in the combustion phase. Adding KH570 at 1∶1 ratio to modify GO-PS and APP samples had higher melt viscosity， effectively reducing dripping.

Key words： Graphene oxide; Polystyrene; APP flame retardant; Performance characterization

聚苯乙烯（PS）属于一类应用广泛的高分子材料，具备轻质、耐介质腐蚀、易加工等多项优异性能，这使其成为电器绝缘层、精密仪器、建筑等行业的重要应用材料[1-2]。由于PS的极限氧指数较低，较易受热在空气中燃烧，同时在燃烧期间产生明显熔滴，这对PS在防火领域的应用造成了明显限制[3-6]。针对最近几年建筑结构较易发生火灾事故的情况，应选择合适的改进技术来提升PS阻燃能力，从而为人们的生活和生产提供可靠的安全保障。

无卤阻燃剂受到高温作用后产生的烟量很低，并且不会对人体产生明显毒害作用，目前得到了大量应用。现阶段，磷系与无机阻燃剂属于市场上应用较为广泛的两种无卤阻燃剂，考虑到上述阻燃剂都是利用混合的方式添加到聚合物基体内，因此面临着不同组分之间无法形成均勻相容的缺陷[7-11]。因此，已有很多学者针对上述情况开展了深入分析，石亚楠等以包含甲基膦酸二甲酯（DMMP）在内的多种添加剂共同配制得到无卤阻燃材料，之后对DMMP的添加比例进行了合理优化使试样获得了高达26%的极限氧指数[12]。龙岱昀在PS基体中加入氧化硅颗粒与LDH层状组织制得复合阻燃材料，使试样LOI提高到了21%[13]。

随着聚合物内添加更高比例的阻燃剂后，会引起无法良好相容的问题，而加入的阻燃剂含量太少时则无法发挥良好阻燃作用，这就要求设计一种能在低添加量条件下就可以实现优异阻燃性的添加

剂[14-17]。本文主要研究了以KH570来实现PS接枝改性，同时在KH570中加入氧化石墨烯得到改性后的GO-PS，文献[18]给出了具体制备流程。之后把聚磷酸铵（APP）和GO-PS共同加入至PS内制得复合阻燃材料，最后测试了复合材料各项阻燃参数。本文在前人研究的基础上，为了提高氧化石墨烯阻燃性能，利用SEM、TG、MFR等测试手段研究聚苯乙烯接枝改性氧化石墨烯阻燃复合材料（APP为阻燃剂）的性能。

3）以KH570改性处理后的GO-PS能夠使试样表面产生炭保护层，使试样获得更强的阻燃能力。可以利用APP与KH570改性GO-PS来实现协同阻燃的作用。试样中添加10%APP后获得了比原始PS试样更高的抗拉强度，并且具备更优耐冲击性能。

4）所有试样MFR都随温度升高而增大，熔体获得了更强流动能力，导致试样较易在燃烧阶段发生滴落的情况。按照1∶1比例加入 KH570改性GO-PS与APP试样具备更高熔体黏度，有效减少滴落情况。

参考文献

[1]陈沛然，李海航，丁杰，等.蔓延规则材料聚苯乙烯板的热释放速率模型[J].化工学报，2018，69（8）：3747-3753.

[2]刘婷，刘宇，闫敬.碲化镉-还原氧化石墨烯复合物的合成与表征及光催化产氢性能的研究[J].当代化工，2019，48（8）：1637-1641.

[3]余鑫，王跃川.石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料的制备[J].塑料工业，2018，46（4）：156-159.

[4]郭军红，许芬，包雪梅，等. 磷杂化低聚物/聚苯乙烯材料的制备及阻燃性能[J]. 精细化工，2018，35（4）： 556- 563.

[5]陶文，严晓菊，霍璐，等.硼酸盐交联的层层自组装氧化石墨烯膜的研究[J].当代化工，2019，48（8）：1642-1644.

[6]马丽，王文燕，张怀志.PE100级管材专用树脂的结构与性能[J].合成树脂及塑料，2018，35（2）：63-65.

[7]丁立稳，李浩，王春秀，等.聚苯乙烯亚微米球的制备与表征[J]. 江西师范大学学报（自然科学版），2018，42（2）：155-159.

[8]石亚楠，詹发强，袁和平，等.聚苯乙烯泡沫中六溴环十二烷（HBCD）释放速率测定方法[J].环境化学，2018，37（2）：264-270.

[9]龙岱昀，段成，张晨.聚苯乙烯基超交联聚合物的研究进展[J].化工管理，2018（7）：86-88.

[10]张斌，陈体军，王凌云，等. 粉末触变成形制备石墨烯增强ZK61镁基复合材料及性能[J]. 特种铸造及有色合金，2019，39（9）：1008-1012.

[11]王会娅，程哲，代鹏，等.新型树状无卤磷-氮膨胀阻燃剂的合成及热性能研究[J].化工新型材料，2020，48（4）：160-163.

[12]石亚楠，詹发强，袁和平，等.聚苯乙烯泡沫中六溴环十二烷（HBCD）释放速率测定方法[J].环境化学，2018，37（2）：264-270.

[13]龙岱昀，段成，张晨.聚苯乙烯基超交联聚合物的研究进展[J].化工管理，2018，36（7）：86-88.

[14]张晴晴，张庆武，王文华，等.对苯二胺低聚物改性氧化石墨烯及其在超级电容器中的应用研究[J]. 矿业科学学报，2019，4（6）：558-563.

[15]朱振亚，白成玲，王磊，等.磺化氧化石墨烯/聚砜复合膜的制备及抗污染性能[J].复合材料学报，2019，36（11）：2515-2521.

[16]毛翰，董蕙，SAIKAT G，等.pH值、离子强度和粒径对氧化石墨烯稳定性的影响[J].环境化学，2019，38（10）：2300-2305.

[17]江猛，熊玉竹，张清坡，等.改性多层氧化石墨烯/二氧化硅材料的制备及其在增强天然橡胶复合材料中的应用[J]. 高分子材料科学与工程，2019，35（9）：134-141.

[18]酒琳娜，程永强.二氧化钛纳米颗粒/还原氧化石墨烯修饰玻碳电极在对硝基苯酚检测中的应用[J]. 电化学， 2019（4）：504-510.