pp阻燃剂 阻燃pp材料价格

聚丙烯（PP）作为五大通用塑料之一，广泛应用于各行各业。然而，PP的可燃性也限制了其应用空，阻碍了PP材料的进一步发展。因此，聚丙烯的阻燃改性一直是人们关注的焦点。

介绍了以PP为代表的高分子材料的燃烧过程和阻燃机理、阻燃PP的库存、阻燃PP在包装领域的应用前景及存在的问题。

一、高分子材料的燃烧过程与机理

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燃烧过程

高分子材料是指分子链中含有碳、氢、氧等元素的高分子化合物，大多数聚合物都是易燃的。高分子材料的燃烧是一系列物理变化和化学反应的综合，因此高分子材料在燃烧过程中会表现出熔融软化和体积变化等特殊现象。如图1所示，高分子材料的燃烧过程基本上可以分为以下三个步骤:

图1 聚合物燃烧及阻燃示意图图1聚合物燃烧和阻燃示意图

（1）随着温度的逐渐升高，分子链中较弱的键会断裂，材料开始发生热分解反应。随着高分子材料热分解反应的不断进行和加剧，材料表面逐渐产生小分子气体，其中大部分是可燃的，这些可燃小分子气体与空气体中的氧气混合形成可燃混合气体；

（2）随着分解反应的进行，混合气体在高分子材料表面的可燃浓度逐渐增加。当混合气体的可燃气体浓度和外界环境温度达到燃烧所需的临界条件时，就会发生剧烈的化学反应，使材料表面迅速被点燃；

（3）可燃气体混合物迅速燃烧，释放出大量的热量，这些热量不仅会扩散到物料的底部，还会进一步提高物料周围环境的温度，从而加速物料的分解，从而产生更多的可燃气体，最终使燃烧反应继续进行。因此，高分子材料的燃烧可以看作是一个逐步推进和循环反应的过程。

作为一种碳氢化合物，PP的氧指数只有17.4，这使其容易燃烧，阻燃性差，燃烧时产生大量热量。同时，滴水容易引发火灾，对生命财产造成威胁。在电子电器领域，聚丙烯的这种易燃特性限制了其更广泛的应用，因此有必要研究和开发聚丙烯材料的阻燃剂。

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阻燃机理

阻燃机理大致可分为两类:链式反应终止机理、表面隔离机理和中断热交换机理。

（1）链式反应的终止机理当PP燃烧时，它首先分解成烃，然后在高温下进一步热分解成游离HO。HO的链式反应是持续燃烧的原因，链式反应的终止是消耗燃烧过程中产生的HO。

（2）表面隔离机理当PP燃烧时，阻燃剂不仅吸收热量，而且在PP表面生成固体化合物，可以阻止基体与空气体的接触，从而阻止燃烧。

（3）热交换机制中断这种机制是指阻燃剂在燃烧过程中可以吸收大量的燃烧热，使燃烧反应缺乏足够的热量，然后发生自熄，从而达到阻燃效果。

二、阻燃PP盘点

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金属氢氧化物阻燃剂

金属氢氧化物阻燃剂中的活性炭具有较大的比表面积和丰富的官能团，可以很好地与氢氧化镁颗粒上的羟基结合，有效削弱氢氧化镁的表面极性，从而降低其团聚的可能性，改善氢氧化镁与PP基体的相容性，增强材料的阻燃性能。

此外，通过测试吸油值的变化，可以进一步调整阻燃剂的最佳比例和活化程度。最终发现，在PP基体中添加25wt%活性炭改性氢氧化镁阻燃剂时，其极限氧指数达到最大值，为28.9%。

使用金属氢氧化物阻燃剂来提高PP材料的阻燃性能，并在此基础上添加聚烯烃弹性体（POE和纳米碳酸钙CaCO3）来提高材料的机械强度。结果表明，改性后的PP复合材料既有很强的阻燃性，又有很高的力学强度。

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硼阻燃剂

在PP/BN@MGO复合材料中，由于BN@MGO阻燃剂的包覆结构和烷基化改性作用，烷基链支化效率高，碳元素可以富集在填料表面，显著增强了BN@MGO阻燃剂与PP本体的亲和力，使其均匀分布在PP基体中。

同时，改性后的BN@MGO具有曲折的路径效应和较高的热稳定性，使材料具有较低的热膨胀系数和较高的阻燃性，这些特性可以使PP/BN@MGO复合材料在高效散热电子设备、家用电器和热管理领域具有广阔的应用前景。

当APP/MCA-K-ZB用量为25wt %（APP/MCA-K-ZB的质量比为3/1）时，PP复合材料在UL-94测试中可达到V-0级，极限氧指数高达32.7%。

同时，热重分析（TGA）和扫描电镜（SEM）测试表明，APP/MCA-K-ZB的加入可以形成致密的石墨碳层，可以有效地保护底层PP基体免受进一步燃烧，从而提高PP复合材料的热稳定性和成炭能力。

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硅阻燃剂

硅基阻燃剂中的HNTs-Si能在高温范围内保持其原有的管状结构，并能与热降解PP链缠绕形成纤维状致密碳层，从而有效抑制PP燃烧过程中的热、质和烟传递..

此外，聚硅氧烷可以降低HNTs-Si表面的极性，从而显著增加HNTs-Si与PP基体的相容性，HNTs-Si与PP基体之间的裂纹桥联效应可以有效提高PP复合材料的延展性。

用十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇对纳米三氧化二锑进行改性，用硅烷偶联剂对OMMT进行改性。在球磨机中预混合后，通过熔融共混制备PP基阻燃复合材料。

结果表明，纳米2O3粒子与BPS具有良好的协同阻燃效果。两者均具有气相阻燃效果，反应产物Br3也具有凝聚相阻燃效果。

同时蒙脱土可以形成屏障效应，不仅可以提高PP基复合材料的热稳定性，还可以增加复合材料燃烧表面碳层的密度，从而提高凝聚相的阻燃效果，达到增强PP基复合材料热稳定性和阻燃性的目的。

此外，OMMT和纳米2O3粒子在PP基体中具有异相成核作用，可以大大提高PP复合材料的结晶度和拉伸强度。

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磷阻燃剂

山梨醇是一种磷基阻燃剂，含有大量羟基，因此燃烧时容易形成碳化层。然而，聚磷酸铵在加热时分解产生磷酸盐化合物，这进一步加强了山梨醇的碳化。碳化层的形成延缓了热量的传递，隔绝了氧气，提高了材料的阻燃性能。

此外，山梨醇作为外壳可以起到很好的分散作用，这阻碍了MCAPP颗粒的聚集，更好的分布可以同时提高材料的阻燃性能和机械强度。

SPDEB与聚磷酸铵复配作为阻燃剂，提高PP材料的阻燃性能。当SPDEB受热时，它将分解氨基自由基和烷基自由基，这些自由基可以捕获聚合物热分解产生的高活性自由基，阻止PP链的分解并减少可燃物质的生成，从而延迟和终止燃烧。

当SPDEB和聚磷酸铵一起使用时，聚磷酸铵可以促进SPEDB脱水成碳并固化其碳层，从而减少燃烧时碳颗粒的泄漏，减少可燃气体的排放。

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氮阻燃剂

MPP燃烧时会产生不可燃气体（包括NH3、NO和H2O）和一些含磷物质，而AP在高温下会释放出磷酸铝Al2（hpo 4）3和磷化氢（PH3），不仅可以稀释空气体中的可燃气体，还可以在材料表面起到气体屏蔽作用，从而减少燃烧。

此外，这种MPP可以将磷氧反应性自由基挥发到气体中并捕获高活性自由基，从而结束PP的主链断裂。

超分子自组装是通过氢键等非共价键和离子相互作用合成具有特定功能和明确结构的化合物的方法。在APP@MEL-TA体系中，MEL-TA通过静电相互作用与聚磷酸铵连接，使其覆盖在聚磷酸铵表面，从而提高了聚磷酸铵在PP材料中的分散性。

同时，MEL-TA含氮量高，受热分解时会释放出大量不可燃气体。这些覆盖在材料表面的气体会降低材料表面的氧浓度，进一步提高阻燃能力。

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膨胀阻燃剂

NiCo2O4具有形貌可控、比表面积大、活性位点多、制备方法简单多样等优点。作为一种镍基化合物，它具有优异的碳催化能力，不仅减少了燃烧产物，还提高了阻燃性。

这主要是由于Ni+的存在，可以加速PER的热分解并增强聚磷酸铵的碳化作用，有助于PP/IFR体系形成膨胀碳层。同时，双金属氧化物在高温下具有很强的稳定性和很强的催化能力，可以促进PP/IFR材料形成致密均匀的碳层，提高碳层和残炭的热稳定性。

此外，花状Nico _ 2O _ 4具有大量褶皱，与聚合物的接触表面大而粗糙，增强了结合力，并且花状结构具有很强的稳定性，可以防止其在加工过程中受到破坏，保持结构的完整性。

同时，燃烧过程中的成碳物质可以固定在花状结构之间，提高了碳层的稳定性，从而有效地发挥屏障作用，实现基材的阻燃和保护。

OS-MCAPP是一种经过二氧化硅凝胶处理的APP，在作为气源和酸源的同时，可以帮助PP形成保护性碳层，保护PP基体不被进一步分解。PEIC作为一种优秀的碳源，在形成高质量的膨胀碳和促进获得优秀的阻燃复合材料方面发挥着巨大的作用。

PPA-C在燃烧过程中与过氧化氢反应形成P-O-C键和P-C键，这有助于形成几乎没有缺陷的碳层。此外，PPA-C能使聚丙烯在高温下提前分解并形成更多的焦炭残渣。

同时，PPA-C和过氧化氢具有良好的协同效应，PPA-C/过氧化氢体系的阻燃性能优于传统的APP/过氧化氢体系。当PPA-C/PER（3:1）含量达到18wt%时，PP/IFR复合材料在UL-94测试中达到V-0级，极限氧指数可达28.8%。

三、阻燃PP材料在包装领域的应用

PP塑料密度低、透明性好、无毒无味、易于加工成型、价格低廉，在包装领域具有很大的应用价值。然而，其易燃性和较差的耐高温性限制了其在包装领域的发展。因此，近年来许多学者致力于研究具有高阻燃性能的PP包装材料。

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汽车电池外壳

电池是新能源汽车最重要的部件之一，而负责保护电池安全的电池外壳也尤为重要。要求电池包装具有绝缘、耐冲击、耐腐蚀、阻燃性好的特点。传统的电池包装主要由金属材料和C材料制成。但这两种材料有的成型工艺复杂、密度大，影响了新能源汽车的轻量化。因此，密度低、抗冲击性好的PP材料引起了人们的关注。

以聚丙烯树脂为基体，聚磷酸铵/三嗪复合体系为阻燃剂，乙烯-辛烯共聚物、丙烯基弹性体和三元乙丙橡胶为增韧剂，采用熔融共混法制备了一种阻燃聚丙烯材料，并将其用作新能源汽车电池外壳。这种PP材料在保持低密度的同时具有良好的阻燃性和冲击强度，并具有良好的密封性能和强大的防水性能。现在已经投入批量生产。

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零件包装

对碱式硫酸镁晶须（MHSH）和氧化铝（Al2O3）进行改性，并在其表面引入交联剂KH-550，然后加入氮磷复合阻燃剂和PP基体。通过熔融共混制备了PP/MHSH/Al2O3/N-P复合材料，并进一步加工成膜。

其中，氮磷复合阻燃剂不仅能在高温下促进PP基体上膨胀碳层的形成，还能与MHSH反应生成热稳定性好的磷酸镁，磷酸镁的存在能增强膨胀碳层的强度，起到骨架支撑作用。

Al2O3的加入可以提高材料的导热性，使材料内部的热量快速传递到表面，并起到散热作用，从而提高材料的耐热性。同时，MHSH和Al2O3是具有良好机械强度的刚性填料，可以提高PP/MHSH/Al2O3/N-P复合膜的力学性能。因此，PP/MHSH/Al2O3/N-P复合膜同时具有优异的阻燃性能和较高的机械强度，拓展了PP复合材料的应用范围。

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食物午餐盒

以聚磷酸铵为气源和酸源，三嗪成炭剂为碳源，协同增效剂，共同形成膨胀阻燃聚丙烯，清洗后与回收聚丙烯餐盒共混制备高阻燃聚丙烯复合材料，证明了聚丙烯餐盒在回收利用方面的巨大潜力。

四、PP阻燃目前存在的问题

近年来，越来越多的人开始研究阻燃聚丙烯复合材料，但聚丙烯阻燃研究中存在的主要问题如下:

（1）阻燃剂添加量大，与基体的相容性差，对材料的力学性能造成较大破坏，影响PP复合材料的使用；

（2）目前阻燃效率高的阻燃剂大多含有卤素，不符合环保要求；

（3）阻燃剂价格昂贵，增加了阻燃PP材料的生产成本。

来源:聚烯烃人

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