环保阻燃聚丙烯电线绝缘料的研制
环保阻燃聚丙烯电线绝缘料的研制[20200412223209]
摘 要
利用无机阻燃剂和膨胀型阻燃剂分别与三氧化二锑进行复配，来对聚丙烯（PP）的进行改性研究，对比两种方案阻燃性能的提升和物理机械性能的损失及阻燃剂之间的协同效应。结果表明二者都能使聚丙烯获得理想的阻燃效果；氢氧化镁会恶化聚丙烯的物理机械性能；膨胀型阻燃剂和三氧化二锑有不错的协同效应。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:环保无卤阻燃协同效应机械性能复配
目录
1.前言 1
1.1国内外聚丙烯发展状况和研究进展 1
1.2阻燃剂的发展现状 2
1.3当今阻燃聚丙烯的主要发展方向 4
1.4研究的目的和意义 5
2配料介绍 6
2.1氢氧化镁的简介和作用机理 6
2.2膨胀型阻燃剂的简介和作用机理 7
2.3三氧化二锑的简介和作用机理 8
2.4各类助剂和填料的使用和作用 9
3实验部分 10
3.1实验配方 10
3.2实验过程 12
3.3样品所要进行的各项测试及测试标准 12
4结果分析 13
4.1氢氧化镁对PP阻燃性能和其他力学性能的影响 13
4.2三氧化二锑对PP阻燃性能和其他力学性能的影响（配合氢氧化镁） 16
4.3膨胀型对PP阻燃性能和其他力学性能的影响 19
4.4三氧化二锑对PP阻燃性能的影响（配合膨胀型阻燃剂） 23
5.结论 26
参考文献 27
致谢 28
1.前言
1.1国内外聚丙烯发展状况和研究进展
聚丙烯是三大塑料之一，其绝缘性良好，机械性能也很优异 ，密度很小，比较耐化学药品，加工方面还具有生产成本低廉、过程及产品无毒、质轻、容易加工、方便回收等诸多优点。在大部分制造行业获得了广泛的应用，如包装业、电线电缆行业、建筑产业等等很多[1]，受到了非常大的重视。然而聚丙烯（PP）的氧指数却不足19，这种情况下，就非常容易发生燃烧且粒状的熔滴会大面积的生成，火势蔓延很快[2]。所以其在电子、电器等领域中的应用受到很大层面的局限。所以研制阻燃聚丙烯一直是聚丙烯工业生产加工的重要课题之一。
现在得到公认的一点，聚丙烯是三大热塑性树脂中（PE、PP和PVC）发展最快的，现下的发展速度已经早已经其他二者远远甩开。据报道，我国已经成为了仅次于美国的聚丙烯（PP）消费国，2001年，全球消费量已经超过了3100万吨。到了第二年，我国已经有了389万吨的生产能力，由70家左右的工厂提供。扬子石化有限公司和上海石化有限公司的生产能力都能达到40万吨/年，是我国最大的两家聚丙烯生产企业。生产薄膜制品是目前我国聚丙烯的主要用途，大部分用作包装产业，是PP的最大消费方向。另外一方面，随着我国汽车产业，家电产业的高速发展，聚丙烯的市场需求量猛增。目前受制于国内生产能力，我国的聚丙烯（PP）消费主要还是非常依赖进口。国内的供不应求造成我国名列聚丙烯的进口大国之一。举个例子来说，到了2002年，国内的聚丙烯的消费量已然超过620万吨，但国内所能提供的自给产量仅有不到380万吨，缺口十分巨大。在1995年的时候，我国聚丙烯消费自给率只有49 %。虽然通过不断地投产新设备，在2002年的时候提升至61 %，但依然对进口有很强的依赖性，不利于聚丙烯产业的良性发展。最近几年，国内投产的新装置比较多，生产能力得到的很大的提升，但是由于我国高速发展的经济，聚丙烯的需求量也是呈大幅上升的事态，我国依然是聚丙烯的进口大国。
2002年之前，欧洲东部地区是聚丙烯（PP）生产能力增长最快的地区，它同比24%左右的增幅远大于全世界同比3%的增幅。而2002到2006年，中东地区增长迅速，全球增长的800多万吨/年的PP产能中，中东地区占了55%左右。由于中东石油资源丰富以及几项大石化投资计划的进行，中东地区已然是聚丙烯生产量增长最快的地区。同时，整个亚太地区的高需求也得益于中东地区的新能力。到了2006年，由于亚州、欧州、北美地区成为了生产聚丙烯的主要地区，聚丙烯（PP）的世界年产量成功超过4000万吨。
进入21世纪的头一个十年，全球的聚丙烯（PP）消费量以接近9%的速率增长。通过最近十几年的大力投产和发展，国内的聚丙烯生产工业取得了令世界瞩目的进步。市场占有率（同前文的自给率）的提高非常之大，甚至在一些生产工艺要求很高，拥有特殊用途的树脂生产方面，其市场占有率也取得了令人可喜的增长。但国内的聚丙烯（PP）在品种、牌号甚至于最基本的质量的方面，对比于进口产品存在着很大的差距，竞争层面处于极大的劣势。 在当前的情况下，竞争越来越激烈，国内的聚丙烯（PP）生产必须加以改进，才能适应发展和应用。
综上，聚丙烯（PP）应用面非常的广，所需要的消费量也非常大，作为一种基础材料，对经济的发展有着很大的影响。同时聚丙烯（PP）的缺点也很明显，其易燃性和燃烧的迅速蔓延性和不可控性大大压缩了其应用领域。因此，阻燃聚丙烯的研究是聚丙烯（PP）加工研究的最热的重点。20世纪末到21世纪初，这一段时间里，卤素阻燃聚丙烯被大量生产和应用。最近几年，环保的呼声越来越高，卤素系统的阻燃聚丙烯由于燃烧后会放出大量有害烟雾和污染性较大的气体，被大幅减少使用，无卤阻燃的聚丙烯成为了研究的最前沿。
1.2阻燃剂的发展现状
阻燃聚丙烯的发展当然依赖阻燃剂的发展，20世纪末到21世纪第一个十年，这一段时间内，阻燃剂的使用量每年的增幅都极大，其产量的增幅也因此达到了每年13%作用。美国，日本和西欧等发达国家对此需求量极大，是全球三大阻燃剂销量市场，且呈猛增状态，其中以无机阻燃剂为主，占比过半。在欧洲，阻燃剂的消费量仅仅只落后于树脂和填充剂。这其中又以氢氧化铝的消费量最大并且发展最快，比例占到3成以上，并有增幅[3]。从目前的整体情况上来看，阻燃剂消费量最大都是欧美日等经济发达国家，同时其中无机阻燃剂（氢氧化镁和氢氧化铝及三氧化二锑为主要代表）占很大比重，还具有上升趋势。目前的阻燃剂结构中，无机体系的阻燃剂占有一定优势，占比过半，应用层面也非常广泛，价格也比较低廉，发展前景最好。
当然，无机类阻燃剂在阻燃剂应用的初期并没有受到如此的重视，也没有占据如今的优势。阻燃剂发展初期的时候，有机卤素类是关注的重点。它可以再用量极少的情况下获得很高的阻燃性能，效率极高。对比于无机类阻燃剂，卤素不像前者会恶化材料的物理机械性能，卤素类的影响很小，同时成本也不高，因此被大量生产使用[4]。但是卤素类一旦燃烧会放出大量污染性气体和有剧毒的烟，与近几年来的环保要求和安全要求不符，渐渐被淘汰。而磷系阻燃剂因为无卤，可以非常有效地克制之前卤素类的缺点，受到了广泛的关注。这几年来，随着阻燃剂无卤化的要求越来越高，人们看中了无机阻燃剂[5]。无机类阻燃剂有着以下几大优点：1.低毒甚至无毒2.无卤抑烟3.成本低廉。由此，大量的新型品种和牌号的无机类阻燃剂大量面市，大都是国外知名公司生产的。表明处理技术的发展也在一定程度上推动了无机阻燃剂的发展。
由于一些原因，国内的阻燃剂研究起步较晚，与欧美等发达国家存在不小的差距。为了可以追上发达国家的脚步，近几年来，我国也大大增加的对阻燃剂的投产，并取得了一定的成果。从1985年只有少数品种且产量只有1000吨，到1993年的10万吨和1995的11万吨，再到1996年的15万吨，我国的阻燃剂生产产业获得了极大的成功。这其中氯系阻燃剂产量最大，占到了总量的77%，约为100千吨，无机体系紧随其后，但是只有20千吨，相去甚远。剩下的份额里面，卤素类占比3.8%左右，大约有5000吨；磷系阻燃剂占比3.1%左右，大约有4000吨；其他阻燃剂占比0.7%。相比于国外的阻燃剂产业，国内的阻燃剂产业有着和聚丙烯产业相同的缺点，即品种、牌号少，质量不稳定，所以无法与国外产品竞争，甚至很多都无法满足国内市场的要求。
摘 要
利用无机阻燃剂和膨胀型阻燃剂分别与三氧化二锑进行复配，来对聚丙烯（PP）的进行改性研究，对比两种方案阻燃性能的提升和物理机械性能的损失及阻燃剂之间的协同效应。结果表明二者都能使聚丙烯获得理想的阻燃效果；氢氧化镁会恶化聚丙烯的物理机械性能；膨胀型阻燃剂和三氧化二锑有不错的协同效应。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:环保无卤阻燃协同效应机械性能复配
目录
1.前言 1
1.1国内外聚丙烯发展状况和研究进展 1
1.2阻燃剂的发展现状 2
1.3当今阻燃聚丙烯的主要发展方向 4
1.4研究的目的和意义 5
2配料介绍 6
2.1氢氧化镁的简介和作用机理 6
2.2膨胀型阻燃剂的简介和作用机理 7
2.3三氧化二锑的简介和作用机理 8
2.4各类助剂和填料的使用和作用 9
3实验部分 10
3.1实验配方 10
3.2实验过程 12
3.3样品所要进行的各项测试及测试标准 12
4结果分析 13
4.1氢氧化镁对PP阻燃性能和其他力学性能的影响 13
4.2三氧化二锑对PP阻燃性能和其他力学性能的影响（配合氢氧化镁） 16
4.3膨胀型对PP阻燃性能和其他力学性能的影响 19
4.4三氧化二锑对PP阻燃性能的影响（配合膨胀型阻燃剂） 23
5.结论 26
参考文献 27
致谢 28
1.前言
1.1国内外聚丙烯发展状况和研究进展
聚丙烯是三大塑料之一，其绝缘性良好，机械性能也很优异 ，密度很小，比较耐化学药品，加工方面还具有生产成本低廉、过程及产品无毒、质轻、容易加工、方便回收等诸多优点。在大部分制造行业获得了广泛的应用，如包装业、电线电缆行业、建筑产业等等很多[1]，受到了非常大的重视。然而聚丙烯（PP）的氧指数却不足19，这种情况下，就非常容易发生燃烧且粒状的熔滴会大面积的生成，火势蔓延很快[2]。所以其在电子、电器等领域中的应用受到很大层面的局限。所以研制阻燃聚丙烯一直是聚丙烯工业生产加工的重要课题之一。
现在得到公认的一点，聚丙烯是三大热塑性树脂中（PE、PP和PVC）发展最快的，现下的发展速度已经早已经其他二者远远甩开。据报道，我国已经成为了仅次于美国的聚丙烯（PP）消费国，2001年，全球消费量已经超过了3100万吨。到了第二年，我国已经有了389万吨的生产能力，由70家左右的工厂提供。扬子石化有限公司和上海石化有限公司的生产能力都能达到40万吨/年，是我国最大的两家聚丙烯生产企业。生产薄膜制品是目前我国聚丙烯的主要用途，大部分用作包装产业，是PP的最大消费方向。另外一方面，随着我国汽车产业，家电产业的高速发展，聚丙烯的市场需求量猛增。目前受制于国内生产能力，我国的聚丙烯（PP）消费主要还是非常依赖进口。国内的供不应求造成我国名列聚丙烯的进口大国之一。举个例子来说，到了2002年，国内的聚丙烯的消费量已然超过620万吨，但国内所能提供的自给产量仅有不到380万吨，缺口十分巨大。在1995年的时候，我国聚丙烯消费自给率只有49 %。虽然通过不断地投产新设备，在2002年的时候提升至61 %，但依然对进口有很强的依赖性，不利于聚丙烯产业的良性发展。最近几年，国内投产的新装置比较多，生产能力得到的很大的提升，但是由于我国高速发展的经济，聚丙烯的需求量也是呈大幅上升的事态，我国依然是聚丙烯的进口大国。
2002年之前，欧洲东部地区是聚丙烯（PP）生产能力增长最快的地区，它同比24%左右的增幅远大于全世界同比3%的增幅。而2002到2006年，中东地区增长迅速，全球增长的800多万吨/年的PP产能中，中东地区占了55%左右。由于中东石油资源丰富以及几项大石化投资计划的进行，中东地区已然是聚丙烯生产量增长最快的地区。同时，整个亚太地区的高需求也得益于中东地区的新能力。到了2006年，由于亚州、欧州、北美地区成为了生产聚丙烯的主要地区，聚丙烯（PP）的世界年产量成功超过4000万吨。
进入21世纪的头一个十年，全球的聚丙烯（PP）消费量以接近9%的速率增长。通过最近十几年的大力投产和发展，国内的聚丙烯生产工业取得了令世界瞩目的进步。市场占有率（同前文的自给率）的提高非常之大，甚至在一些生产工艺要求很高，拥有特殊用途的树脂生产方面，其市场占有率也取得了令人可喜的增长。但国内的聚丙烯（PP）在品种、牌号甚至于最基本的质量的方面，对比于进口产品存在着很大的差距，竞争层面处于极大的劣势。 在当前的情况下，竞争越来越激烈，国内的聚丙烯（PP）生产必须加以改进，才能适应发展和应用。
综上，聚丙烯（PP）应用面非常的广，所需要的消费量也非常大，作为一种基础材料，对经济的发展有着很大的影响。同时聚丙烯（PP）的缺点也很明显，其易燃性和燃烧的迅速蔓延性和不可控性大大压缩了其应用领域。因此，阻燃聚丙烯的研究是聚丙烯（PP）加工研究的最热的重点。20世纪末到21世纪初，这一段时间里，卤素阻燃聚丙烯被大量生产和应用。最近几年，环保的呼声越来越高，卤素系统的阻燃聚丙烯由于燃烧后会放出大量有害烟雾和污染性较大的气体，被大幅减少使用，无卤阻燃的聚丙烯成为了研究的最前沿。
1.2阻燃剂的发展现状
阻燃聚丙烯的发展当然依赖阻燃剂的发展，20世纪末到21世纪第一个十年，这一段时间内，阻燃剂的使用量每年的增幅都极大，其产量的增幅也因此达到了每年13%作用。美国，日本和西欧等发达国家对此需求量极大，是全球三大阻燃剂销量市场，且呈猛增状态，其中以无机阻燃剂为主，占比过半。在欧洲，阻燃剂的消费量仅仅只落后于树脂和填充剂。这其中又以氢氧化铝的消费量最大并且发展最快，比例占到3成以上，并有增幅[3]。从目前的整体情况上来看，阻燃剂消费量最大都是欧美日等经济发达国家，同时其中无机阻燃剂（氢氧化镁和氢氧化铝及三氧化二锑为主要代表）占很大比重，还具有上升趋势。目前的阻燃剂结构中，无机体系的阻燃剂占有一定优势，占比过半，应用层面也非常广泛，价格也比较低廉，发展前景最好。
当然，无机类阻燃剂在阻燃剂应用的初期并没有受到如此的重视，也没有占据如今的优势。阻燃剂发展初期的时候，有机卤素类是关注的重点。它可以再用量极少的情况下获得很高的阻燃性能，效率极高。对比于无机类阻燃剂，卤素不像前者会恶化材料的物理机械性能，卤素类的影响很小，同时成本也不高，因此被大量生产使用[4]。但是卤素类一旦燃烧会放出大量污染性气体和有剧毒的烟，与近几年来的环保要求和安全要求不符，渐渐被淘汰。而磷系阻燃剂因为无卤，可以非常有效地克制之前卤素类的缺点，受到了广泛的关注。这几年来，随着阻燃剂无卤化的要求越来越高，人们看中了无机阻燃剂[5]。无机类阻燃剂有着以下几大优点：1.低毒甚至无毒2.无卤抑烟3.成本低廉。由此，大量的新型品种和牌号的无机类阻燃剂大量面市，大都是国外知名公司生产的。表明处理技术的发展也在一定程度上推动了无机阻燃剂的发展。
由于一些原因，国内的阻燃剂研究起步较晚，与欧美等发达国家存在不小的差距。为了可以追上发达国家的脚步，近几年来，我国也大大增加的对阻燃剂的投产，并取得了一定的成果。从1985年只有少数品种且产量只有1000吨，到1993年的10万吨和1995的11万吨，再到1996年的15万吨，我国的阻燃剂生产产业获得了极大的成功。这其中氯系阻燃剂产量最大，占到了总量的77%，约为100千吨，无机体系紧随其后，但是只有20千吨，相去甚远。剩下的份额里面，卤素类占比3.8%左右，大约有5000吨；磷系阻燃剂占比3.1%左右，大约有4000吨；其他阻燃剂占比0.7%。相比于国外的阻燃剂产业，国内的阻燃剂产业有着和聚丙烯产业相同的缺点，即品种、牌号少，质量不稳定，所以无法与国外产品竞争，甚至很多都无法满足国内市场的要求。
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