嚴(yán)路，賴(lài)學(xué)軍，李紅強(qiáng)，曾幸榮

（華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510640）

2-羥乙基甲基丙烯酸酯磷酸鑭阻燃補(bǔ)強(qiáng)PP/EPDM熱塑性彈性體的制備與性能

嚴(yán)路，賴(lài)學(xué)軍，李紅強(qiáng)，曾幸榮*

（華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510640）

以氧化鑭（La2O3）和2-羥乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯（HEMAP）為原料，過(guò)氧化二異丙苯（DCP）為引發(fā)劑和硫化劑，通過(guò)原位動(dòng)態(tài)硫化法制備了2-羥乙基甲基丙烯酸酯磷酸鑭（LaPMA）阻燃補(bǔ)強(qiáng)聚丙烯/三元乙丙橡膠熱塑性彈性體（PP/EPDM TPE）復(fù)合材料。研究了La2O3、HEMAP和DCP的用量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能和阻燃性能的影響，并探討了LaPMA對(duì)復(fù)合材料的阻燃機(jī)理。結(jié)果表明：當(dāng)La2O3用量為5.13 phr，HEMAP用量為10.70 phr，DCP用量為1.20 phr時(shí)，材料的綜合性能達(dá)到最佳。PP/EPDM/LaPMA TPE復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度分別從PP/EPDM TPE的6.3 MPa、148%、44.3 kN/m提高到10.9 MPa、299%和68.0 kN/m；同時(shí)其最大熱釋放速率（pHRR）、總生煙量（TSP）和平均質(zhì)量損失速率（av-MLR）分別下降了22.4%、12.9%和22.2%。

聚丙烯/三元乙丙橡膠熱塑性彈性體；含磷丙烯酸酯；氧化鑭；阻燃；補(bǔ)強(qiáng)

熱塑性彈性體（TPE）是一種在室溫下具有類(lèi)似于橡膠的彈性，而在高溫條件下又可以塑化成型的一類(lèi)高分子材料［1］，聚丙烯/三元乙丙橡膠熱塑性彈性體（PP/ EPDM TPE）是其中非常具有代表性的一種材料。傳統(tǒng)的PP/EPDM TPE力學(xué)性能較差，并且極易燃燒［2］，大大限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。因此，對(duì)PP/EPDM TPE進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和阻燃改性具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。本課題組曾利用氧化鑭（La2O3）與甲基丙烯酸（MAA）通過(guò)原位法制備了具有優(yōu)異力學(xué)性能的甲基丙烯酸鑭（LaTMA）補(bǔ)強(qiáng)PP/EPDM TPE［3］。證明了La元素在不飽和羧酸鹽補(bǔ)強(qiáng)彈性體的領(lǐng)域中，可以起到類(lèi)似于Zn和Mg的作用，能大幅提高材料的力學(xué)性能。然而，LaTMA對(duì)PP/EPDM TPE阻燃性能的提升作用不太明顯，這主要是由于LaTMA只含有La元素而不含其它阻燃元素，所以其對(duì)聚合物阻燃性能的提高較為有限。

有研究表明，La元素和P元素具有良好的協(xié)同阻燃作用，這使得它們?cè)谌紵^(guò)程中可以促進(jìn)聚合物基體成炭［4-8］。Qiao等［9］通過(guò)水浴法合成了磷酸鈰（CeP），并將其用于協(xié)同膨脹型阻燃劑（IFR）共同阻燃PP/EPDM共混物；結(jié)果表明，當(dāng)添加25份IFR 和1份CeP時(shí)，復(fù)合材料的極限氧指數(shù)（LOI）可以從17.0%提高到29.5%，并且通過(guò)UL94 V-0級(jí)別的測(cè)試。Yang［10］等成功制備了次磷酸鑭（LaHP）和次磷酸鈰（CeHP），并將它們用于玻璃纖維增強(qiáng)對(duì)苯二甲酸1，4-丁二醇酯（PBT）的阻燃；結(jié)果表明，當(dāng)單獨(dú)添加20 phr的LaHP或CeHP時(shí)，PBT的LOI可以從22.0%提高到28.0%，并且可以通過(guò)UL94 V-0級(jí)別的測(cè)試?；谏鲜鲅芯?，若使用含P的不飽和羧酸鑭對(duì)彈性體進(jìn)行改性，則其可以在補(bǔ)強(qiáng)彈性體的同時(shí)賦予彈性體良好的阻燃性能。本文以L(fǎng)a2O3和2-羥乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯（HEMAP）為原料，過(guò)氧化二異丙苯（DCP）為硫化劑和引發(fā)劑，通過(guò)原位動(dòng)態(tài)硫化法制備了兼具良好力學(xué)性能和阻燃性能的2-羥乙基甲基丙烯酸酯磷酸鑭（LaPMA）阻燃補(bǔ)強(qiáng)PP/ EPDM TPE復(fù)合材料，并對(duì)其阻燃機(jī)理進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料及試劑

三元乙丙橡膠（EPDM）：牌號(hào)4045，中國(guó)石油化工股份有限公司吉林石化分公司；

聚丙烯（PP）：牌號(hào)PPH-T03，中國(guó)石油化工股份有限公司茂名分公司；

氧化鑭（La2O3）：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

2-羥乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯（HEMAP）：分析純，廣州精德化學(xué)材料有限公司；

過(guò)氧化二異丙苯（DCP）：分析純，上海晶純生化科技股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

哈克轉(zhuǎn)矩流變儀：型號(hào)HAAKE400P，美國(guó)Thermo Electron公司；

平板硫化機(jī)：型號(hào)XQLB-350×350，上海第一機(jī)械廠(chǎng)；

萬(wàn)能制樣機(jī)：型號(hào)HY-W，中國(guó)承德試驗(yàn)機(jī)廠(chǎng)；

拉力試驗(yàn)機(jī)：型號(hào)UT-2080，臺(tái)灣U-CAN優(yōu)肯科技股份有限公司；

邵A硬度計(jì)：型號(hào)LX-A，中國(guó)上海三菱儀器廠(chǎng)；

錐形量熱儀：型號(hào)Cone Calorimeter ISO 5660，英國(guó)Fire Testing Technology公司；

傅里葉變換紅外光譜儀：型號(hào)TENSOR-27，德國(guó)Bruker公司；

熱重-紅外光譜聯(lián)用分析儀：熱重分析部分，型號(hào)STA-449C，德國(guó)Netzsch公司；紅外光譜部分，型號(hào)TENSOR-27，德國(guó)Bruker公司。

1.3 LaPMA阻燃補(bǔ)強(qiáng)PP/EPDM TPE的制備

LaPMA阻燃補(bǔ)強(qiáng)PP/EPDM TPE的制備采用兩步法。首先，在哈克轉(zhuǎn)矩流變儀中加入EPDM進(jìn)行初步塑煉，然后依次加入La2O3和HEMAP直至扭矩穩(wěn)定，混合的過(guò)程中原位生成LaPMA，由此制得橡膠復(fù)合物；其次，在哈克轉(zhuǎn)矩流變儀中先加入PP，待其熔融后加入上述橡膠復(fù)合物，混煉均勻后再加入DCP，密閉狀態(tài)下動(dòng)態(tài)硫化6.5 min后，即制得LaPMA阻燃補(bǔ)強(qiáng)PP/EPDM TPE（記為PP/EPDM/LaPMA TPE）；最后，將所制得的復(fù)合材料放入190 ℃的模具中預(yù)熱2 min并熱壓4 min，再放置在平板硫化儀上保壓并冷卻至室溫，按測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)裁樣。配方如表1所示。

表1 PP/EPDM和PP/EPDM/LaPMA TPE的配方

1.4 測(cè)試與表征

1.4.1 力學(xué)性能

拉伸強(qiáng)度：按照GB/T 528—2009標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，厚度1 mm，拉伸速率500 mm/min。

撕裂強(qiáng)度：按照GB/T 529—2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，厚度1 mm，拉伸速率500 mm/min。

邵氏A硬度：按照GB/T 531.1—2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

1.4.2 錐形量熱測(cè)試（CCT）

錐形量熱測(cè)試按照ISO 5660—2002標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，試樣尺寸為100 mm×100 mm×4 mm，熱輻射功率為35 kW/m2。

1.4.3 傅里葉變換紅外光譜（FITR）

采用溴化鉀壓片法，在紅外光譜儀上進(jìn)行測(cè)試，掃描范圍4 000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1，掃描次數(shù)16次。

1.4.4 熱重-紅外光譜聯(lián)用（TG-FTIR）

TG-FTIR在氮?dú)夥諊逻M(jìn)行測(cè)試，氣體流量為40 mL/min，分析溫度范圍為30～800 ℃，升溫速率20 ℃/min。連接管道和紅外光譜儀測(cè)試單元均升溫至230 ℃，每6 s完成一次掃描，精度為4 cm-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 力學(xué)性能

表2是PP/EPDM共混物、PP/EPDM TPE和PP/EPDM/LaPMA TPE的力學(xué)性能。PP/EPDM TPE的拉伸強(qiáng)度為6.3 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為148%，相較于PP/ EPDM共混物，力學(xué)性能均有所提升，這說(shuō)明EPDM相經(jīng)交聯(lián)后，材料的力學(xué)性能可以得到適當(dāng)?shù)奶嵘?/p>

表2 PP/EPDM和PP/EPDM/LaPMA TPE的力學(xué)性能

而在加入La2O3和HEMAP并進(jìn)行原位動(dòng)態(tài)硫化反應(yīng)之后，PP/EPDM/LaPMA TPE的力學(xué)性能有較大幅度上升。特別是當(dāng)LaPMA的理論生成量達(dá)到15 phr時(shí)，材料的力學(xué)性能達(dá)到最優(yōu)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到10.9 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率上升到299%，撕裂強(qiáng)度也提升到68.0 kN/m。而隨著LaPMA的理論生成值繼續(xù)增大，PP/EPDM/LaPMA TPE的力學(xué)性能反而下降，這是由于當(dāng)DCP用量不變時(shí)，引發(fā)劑不足以引發(fā)所有的LaPMA發(fā)生聚合反應(yīng)，使得基體中還殘余一部分未聚合的LaPMA單體，這部分單體與聚合物基體的相容性較差，因此導(dǎo)致了補(bǔ)強(qiáng)效果下降。LaPMA對(duì)于彈性體的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理可能為：LaPMA在DCP引發(fā)下聚合成離聚體Poly-LaPMA，并在聚合物基體中形成離子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這種交聯(lián)是依靠正負(fù)離子的相互作用而產(chǎn)生的；因此，雖然離子交聯(lián)鍵在外力作用下被破壞，但其可以自發(fā)地進(jìn)行重建，形成新的離子交聯(lián)并繼續(xù)消耗外力的能量，所以材料的力學(xué)性能得到提升。

2.2 CCT

圖1為 PP/EPDM TPE和 PP/EPDM/LaPMA TPE-2的總熱釋放量（THR）和總煙釋放量曲線(xiàn)，材料燃燒的特征參數(shù)如表3所示。圖2為兩者經(jīng)CCT測(cè)試后的數(shù)碼照片。由圖與表可知，PP/EPDM TPE的熱釋放速率峰值（pHRR）、平均熱釋放速率（av-HRR）和總熱釋放量（THR）分別為767.4 kW/m2和309.1 kW/m2和179.2 MJ/m2，平均質(zhì)量損失速率（av-MLR）則高達(dá)0.054 g/s，且材料在600 s時(shí)燃燒殆盡。

相比PP/EPDM TPE，復(fù)合材料PP/EPDM/LaPMATPE-2 的pHRR、av-HRR和THR分別降低了22.4%、26.2%和12.9%，av-MLR也降低了22.2%，且復(fù)合材料在600 s時(shí)殘?zhí)苛刻岣叩?.0 wt%，表明LaPMA對(duì)聚合物具有良好的阻燃作用。同時(shí)，PP/EPDM/LaPMATPE-2的煙釋放總量（TSP）和最大煙釋放速率（pSPR）分別從61.2 m2和 0.299 m2/s下降至 44.9 m2和0.214 m2/s，這表明LaPMA對(duì)材料具有良好的抑煙作用。這是由于LaPMA在燃燒時(shí)釋放出的PO·可以有效地捕捉燃燒區(qū)域的H·和小分子自由基［11］，阻止材料的分解反應(yīng)，從而減少了可燃物。

2.3 LaPMA的阻燃機(jī)理

圖1 PP/EPDM TPE及PP/EPDM/LaPMATPE-2的總熱釋放量（A）和總煙釋放量（B）曲線(xiàn)

圖2 經(jīng)CCT測(cè)試后的數(shù)碼照片

表3 PP/EPDM TPE及PP/EPDM/ LaPMATPE-2錐形量熱測(cè)試的特征數(shù)據(jù)

2.3.1 不同溫度處理后LaPMA的FTIR

圖3為L(zhǎng)aPMA經(jīng)馬弗爐在不同溫度下處理10 min后的產(chǎn)物的FTIR譜圖。從圖3中可知，在室溫（RT）時(shí)，LaPMA的紅外特征峰主要包括C—H振動(dòng)吸收峰（2 962 cm-1和2 896 cm-1）、C=O（1 718 cm-1）吸收峰和C=C（1 635 cm-1）吸收峰。當(dāng)其在300 ℃處理10 min后，材料的紅外特征吸收峰發(fā)生了明顯的變化，主要表現(xiàn)為L(zhǎng)aPMA中的4個(gè)紅外特征峰消失，同時(shí)譜圖中出現(xiàn)了較強(qiáng)的P—OH（1 585 cm-1）和P—O—C（1 047 cm-1）的振動(dòng)吸收峰［12］，這說(shuō)明LaPMA在該溫度下已經(jīng)開(kāi)始分解，并釋放出偏磷酸發(fā)生了酯化反應(yīng)。當(dāng)溫度達(dá)到400 ℃時(shí)，譜圖中出現(xiàn)了較為明顯的P—O—P（943 cm-1）振動(dòng)吸收峰，這說(shuō)明LaPMA開(kāi)始發(fā)生了初步的交聯(lián)成炭反應(yīng)。當(dāng)溫度升高至500 ℃以后，LaPMA的產(chǎn)物的FTIR譜圖基本不變，表明其具有良好的熱穩(wěn)定性。值得注意的是，此時(shí)的FTIR譜圖中在1 486 cm-1出現(xiàn)了較為明顯的吸收峰，此峰為芳烴的C=C伸縮振動(dòng)峰，表明材料發(fā)生了芳環(huán)化反應(yīng)，形成了較為完整的炭層。

2.3.2 TG-FTIR

圖3 LaPMA經(jīng)不同溫度處理后的FTIR譜圖

為了更好的了解LaPMA對(duì)PP/EPDM TPE阻燃機(jī)理，利用熱重-紅外光譜分析儀對(duì)兩者在N2氣氛下的熱裂解過(guò)程進(jìn)行了跟蹤。圖4為復(fù)合材料的總裂解氣相產(chǎn)物的紅外光譜圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在N2氣氛下的熱裂解過(guò)程中，PP/EPDM TPE和PP/ EPDM/LaPMATPE-2都會(huì)出現(xiàn)兩類(lèi)物質(zhì)的吸收峰：第一類(lèi)為飽和烷烴的吸收峰（2 800～2 980 cm-1和1 350～1 500 cm-1）；第二類(lèi)為不飽和烷烴的吸收峰（3 081 cm-1、1 639 cm-1以及887 cm-1）［13］。然而與PP/EPDM TPE不同的是，PP/EPDM/LaPMATPE-2生成的裂解產(chǎn)物曲線(xiàn)中還出現(xiàn)了一個(gè)強(qiáng)度較小的含磷基團(tuán)的吸收峰（1 265 cm-1），這說(shuō)明有一部分的LaPMA會(huì)產(chǎn)生PO·并在氣相中發(fā)揮阻燃作用，抑制聚合物的降解反應(yīng)，減少可燃物的生成。

圖4 PP/EPDM TPE和PP/EPDM/LaPMATPE-2總裂解氣相產(chǎn)物的FTIR譜圖

圖5 PP/EPDM TPE 和PP/EPDM/LaPMATPE-2裂解產(chǎn)物碳?xì)浠衔锏募t外吸光度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)：飽和烷烴（A）；不飽和烯烴（B）

PP/EPDM TPE在受熱條件下發(fā)生了逐步分解，并主要產(chǎn)生含C、H的化合物，這部分化合物即為可燃物的組成部分。圖5為材料的裂解產(chǎn)物中飽和碳?xì)浠衔锖筒伙柡吞細(xì)浠衔锏募t外吸光度隨溫度變化的曲線(xiàn)，通常來(lái)說(shuō)，裂解產(chǎn)物的吸光度越大，其釋放量也就越多。

從圖中發(fā)現(xiàn)，PP/EPDM TPE在390 ℃以前短時(shí)間內(nèi)是穩(wěn)定的，無(wú)碳?xì)浠衔锷?；?dāng)溫度達(dá)到480 ℃時(shí)，PP/EPDM TPE的飽和碳?xì)浠衔锏募t外吸光度達(dá)到峰值，這說(shuō)明在480 ℃飽和碳?xì)浠衔锏尼尫帕窟_(dá)到峰值；而當(dāng)溫度達(dá)到484 ℃時(shí)，PP/EPDM TPE的不飽和碳?xì)浠衔锏募t外吸光度達(dá)到最大，這說(shuō)明在484 ℃不飽和碳?xì)浠衔锏尼尫帕窟_(dá)到峰值。相比PP/EPDM TPE，PP/EPDM/LaPMATPE-2的飽和碳?xì)浠衔锖筒伙柡吞細(xì)浠衔锏募t外吸光度峰值所對(duì)應(yīng)的溫度都比PP/EPDM TPE的溫度提高了13 ℃。此外，PP/EPDM/ LaPMATPE-2的碳?xì)浠衔锏募t外吸光度最大值發(fā)生了明顯的降低，這也間接說(shuō)明了LaPMA可以降低復(fù)合材料的碳?xì)浠衔锏尼尫帕?；特別是對(duì)于PP/EPDM/ LaPMATPE-2的不飽和碳?xì)浠衔飦?lái)說(shuō)，吸光度峰值從原先的0.033降低至0.021，降低了36.4%。

基于上述分析，LaPMA對(duì)PP/EPDM TPE阻燃機(jī)理可能為：LaPMA在燃燒時(shí)會(huì)釋放出PO·，有效的捕捉燃燒區(qū)域的H·和其他小分子自由基［9］，阻礙了材料的降解，減少了可燃物的生成。

3 結(jié)論

（1）以L(fǎng)a2O3和HEMAP為原料，DCP為硫化劑和引發(fā)劑，通過(guò)原位動(dòng)態(tài)硫化法制備了具有良好力學(xué)性能和阻燃性能的LaPMA阻燃補(bǔ)強(qiáng)PP/EPDM TPE。當(dāng) La2O3用 量 為 5.42 phr，HEMAP用 量 為 10.48 phr，DCP用量為1.20 phr時(shí)，復(fù)合材料的綜合性能達(dá)到最好。相比PP/EPDM TPE，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度從6.3 MPa提高到10.9 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率從148%提升至299%，撕裂強(qiáng)度從44.3 kN/m提高至68.0 kN/m；同時(shí)，pHRR、TSP和av-MLR分別降低了22.4%、12.9%和22.2%。

（2）通過(guò)FTIR和TG-FTIR表明，LaPMA對(duì)PP/EPDM TPE的阻燃機(jī)理可能為：在材料受熱時(shí)，LaPMA中的磷酸酯釋放出偏磷酸類(lèi)物質(zhì)和PO·自由基。一方面，PO·自由基通過(guò)捕捉聚合物降解產(chǎn)生的H·和其他小分子自由基，使得聚合物的分解過(guò)程得到抑制；另一方面，燃燒過(guò)程中，LaPMA釋放出的偏磷酸會(huì)促使聚合物發(fā)生酯化反應(yīng)，在高溫下進(jìn)一步形成穩(wěn)定的炭層，起到隔熱隔氧作用。

［1］ 佘慶彥，田洪池，韓吉彬，等. 熱塑性彈性體的研究與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展 ［J］. 中國(guó)材料進(jìn)展，2012，31（2）： 24～32.

［2］ 林斌，張子男，張洪斌. 熱塑性彈性體的無(wú)鹵阻燃研究進(jìn)展［J］. 中國(guó)塑料，2013，27（4）： 1～6.

［3］ 賴(lài)學(xué)軍，嚴(yán)路，曾幸榮，等. 稀土羧酸鹽原位補(bǔ)強(qiáng)聚烯烴熱塑性彈性體及其制備方法 ［P］. 中國(guó)專(zhuān)利：201410306591.5，2014-06-30.

［4］ Ren Q.， Wan C. Y.， Zhang Y.， et al. An investigation into synergistic effects of rare earth oxides on intumescent flame retardancy of Polypropylene/poly（octylene-coethlene） blends［J］. Polymers for Advanced Technologies，2011， 22（10）： 1414～1421.

［5］ N i e S. B.， S o n g L.， H u Y.， e t a l. T h e c a t a l y z i n g carbonization propertiesof acrylonitrile-butadienestyrene copolymer （ABS）/rareearth oxide （La2O3）/ organophilicmontmorillonite（OMT）nanocomposites ［J］. Journal of Polymer Research， 2009， 17（1）： 83～88.

［6］ LiuY.， Cao Z. H.， ZhangY.， et al. Synthesis of cerium N-morpholinomethyl-phosphonic acid and its flame retardant application in high density polyethylene［J］. Industrial and Engineering Chemistry Research， 2013，52（15）：5334～5340.

［7］ Li J.， Liu G. S. Flame retardancy properties of ammonium polyphosphate with crystalline form II by non-P2O5 process ［J］. Polymer Degradation and Stability， 2012，97（12）： 2562～2566.

［8］ Tang G.， Wang X.， Zhang R.， et al. Effect of rare earth hypophosphite salts on the fire performance of biobased polylactide composites ［J］. Industrial & Engineering Chemistry Research， 2013， 52（22）： 7362～7372.

［9］ Qiao Z. H.， Tai Q. L.， Song L.，et al. Synergistic effects of cerium phosphate and intumescent flame retardant on EPDM/PP composites［J］， Polymers for Advanced Technologies， 2011， 22（12）： 2602～2608.

［10］ Ya n g W.， Ta n g G.， S o n g L.， e t a l. E ff e c t o f r a r e earth hypophosphite and melamine cyanurate on fire performanceof glass-fiber reinforced poly（1，4-butylene terephthalate） composites［J］. ThermochimicaActa， 2011，526： 185～191.

［11］ 周日敏，張海麗，賴(lài)學(xué)軍，等.含磷、氮聚硼硅氧烷的合成及其與膨脹型阻燃劑協(xié)同阻燃聚丙烯的研究 ［J］. 橡塑技術(shù)與裝備，2015， 4（41）： 30～35.

［12］ 賴(lài)學(xué)軍. 耐水高效膨脹型阻燃劑的制備及其阻燃聚丙烯的研究［D］. 廣州：華南理工大學(xué)，2012.

［13］ Wang X.，Song L.， Yang H. Y.， et al. Synergistic effect of graphene on antidripping and fire resistance of intumescent flame retardant poly（butylene succinate）composites ［J］. Industrial & Engineering Chemistry Research， 2011， 50（9）：5376～5383.

Preparation and properties of 2-hydroxyethyl methacrylate lanthanum phosphate fl ame retardant reinforced PP/EPDM thermoplastic elastome

Preparation and properties of 2-hydroxyethyl methacrylate lanthanum phosphate fl ame retardant reinforced PP/EPDM thermoplastic elastomer

Yan Lu, Lai Xuejun, Li Hongqiang, Zeng Xingrong
(School of Material Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

Taking Lanthanum oxide (La2O3) and 2-hydroxyethyl methacrylate phosphate (HEMAP) as raw materials, dicumyl peroxide (DCP) as an initiator and a curing agent, we prepared a 2-hydroxyethyl methacrylate lanthanum phosphate (LaPMA) flame retardant reinforced PP/ EPDM thermoplastic elastomer by in situ dynamic vulcanization. This paper studied the effect of La2O3, HEMAP and DCP content on the mechanical and fl ame retardant properties, and discussed the fl ame retardant mechanism of LaPMA to composite materials. The results showed that: when the amount of La2O3 was 5.13 phr, HEMAP amount was 10.70 phr, and DCP amount was 1.20 phr, the material achieved the best overall performance. Tensile strength, elongation at break and tear strength of PP/EPDM/LaPMA TPE composite material are increased from 6.3 MPa、148% and 44.3 kN/m of PP/EPDM TPE to 10.9 MPa、299% and 68.0 kN/m; While its maximum heat release rate (pHRR), the total smoke production (TSP) and the average mass loss rate (av-MLR) are decreased by 22.4%, 12.9% and 22.2%.

PP/EPDM TPE, phosphorus-containing acrylate; lanthanum oxide; fl ame retardant; reinforcing

TQ31

1009-797X（2015）22-0085-06

B DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.22.035

（R-01）

嚴(yán)路（1990-），男，華南理工大學(xué)材料學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士研究生，主要從事高分子改性與復(fù)合材料研究。

2015-06-15

*為通訊作者。