程路瑤，武偉紅，孟偉華，許 碩，屈紅強(qiáng)*，徐建中

(1.河北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071002；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，河北 保定 071001)

過(guò)渡金屬植酸鹽的制備及其在PVC中的阻燃應(yīng)用

程路瑤1，武偉紅2，孟偉華1，許 碩1，屈紅強(qiáng)1*，徐建中1

(1.河北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071002；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，河北 保定 071001)

采用直接沉淀法制備了Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+4種過(guò)渡金屬的植酸鹽(M-Phyt)，并將其作為阻燃劑用于軟質(zhì)聚氯乙烯(PVC)的阻燃消煙處理。結(jié)果表明，所合成的M-Phyt顆粒呈不規(guī)則形狀；在N2氣氛下，4種阻燃劑的殘?zhí)苛宽樞驗(yàn)镸n-Phyt>Co-Phyt>Fe-Phyt>Ni-Phyt；阻燃劑添加量為15 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)時(shí)，PVC/Co-Phyt復(fù)合材料的極限氧指數(shù)測(cè)試效果最好，極限氧指數(shù)從24.9 %提高到了28.3 %，煙密度等級(jí)達(dá)到了75.09 %；PVC/Fe-Phyt復(fù)合材料的抑煙效果最好，SDR從94.55 %降低到了48.96 %，其極限氧指數(shù)為27.7 %；加入植酸鹽后，復(fù)合材料的殘?zhí)苛慷即蠓忍岣?，PVC/Co-Phyt復(fù)合材料的殘?zhí)苛扛哌_(dá)22.08 %，PVC/Ni-Phyt復(fù)合材料的殘?zhí)苛恳蔡岣吡?.09 %。

過(guò)渡金屬；植酸；抑煙；軟質(zhì)聚氯乙烯

0 前言

軟質(zhì)PVC因其含有大量的增塑劑極易燃燒引起火災(zāi)，對(duì)軟質(zhì)PVC的阻燃處理近年來(lái)一直是研究熱點(diǎn)，尤其是在電線、電纜應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)PVC的阻燃消煙研究顯得尤為重要。目前，應(yīng)用于PVC的阻燃劑多為氫氧化鋁、錫酸鋅等無(wú)機(jī)阻燃劑[1]，但這些阻燃劑具有添加量大、阻燃效率低的缺點(diǎn)。通過(guò)對(duì)無(wú)機(jī)阻燃劑的改性或復(fù)配使用可以明顯提高這些阻燃劑的阻燃效率。Zhang Bin等[2]通過(guò)溶膠 - 凝膠技術(shù)制備了三聚氰胺甲醛樹脂(MF)/氫氧化鋁(ATH)/羥基錫酸鋅(ZHS)微膠囊，提高了PVC復(fù)合材料的阻燃抑煙性能；Li Zhiwei等[3]在PVC體系中添加5 % ZHS/氧化石墨烯(GO)，其極限氧指數(shù)從24.5 %提高到28.5 %。盡管通過(guò)改性或復(fù)配技術(shù)可以使這些阻燃體系的阻燃性能得到一定的改善，但其制造過(guò)程和工藝較為復(fù)雜。因此，限制了這些阻燃劑的工業(yè)應(yīng)用。近年來(lái)，生物基阻燃劑由于其可再生性及環(huán)保、高效等特點(diǎn)，受到越來(lái)越多的重視[4]。然而，在PVC的阻燃消煙研究中，使用生物基基體為阻燃劑的報(bào)道較少。僅見有報(bào)導(dǎo)Puyou Jia等[5]將豆油基磷酸鹽(CPSO)與PVC共混后對(duì)其阻燃性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，相對(duì)于加入鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)的PVC復(fù)合材料，加入CPSO后的復(fù)合材料的極限氧指數(shù)提高了6.5 %；他們還將蓖麻油基阻燃劑[6](THEIC-MR-phosphate)應(yīng)用于PVC體系，錐形量熱測(cè)試結(jié)果表明阻燃劑的加入延長(zhǎng)了PVC的點(diǎn)燃時(shí)間，使熱釋放速率峰值降低了115.4 kW。

植酸(Phyt)又名肌醇六磷酸(I-nositol Hexaphosphate acid)，大量存在于谷類和豆類中，具有無(wú)污染，生物相容性良好的特點(diǎn)[7]。其6個(gè)磷酸基團(tuán)具有很強(qiáng)的螯合能力，能與Co2+、Ni2+、Cu2+等絡(luò)合[8]。植酸廣泛應(yīng)用于吸附[9]、生物傳感器[10]等領(lǐng)域。近幾年植酸鹽才開始作為阻燃劑用于聚乳酸[11]、EVA[12]等領(lǐng)域。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在PLA中加入20 %或30 %的植酸鋁(Al-Phyt)、植酸鐵(Fe-Phyt)、植酸鑭(La-Phyt)，發(fā)現(xiàn)在PLA體系中Al-Phyt的阻燃效果優(yōu)于Fe-Phyt和La-Phyt，錐形量熱數(shù)據(jù)顯示Al-Phyt的加入顯著降低了PLA體系的熱釋放速率，但其垂直燃燒等級(jí)都為NC級(jí)或V-2級(jí)，抗滴落性能稍差[13]。Feng等[11]利用電化學(xué)方法制備了Fe-Phyt功能化的石墨烯，將其作為阻燃劑加入到PLA體系中，錐形量熱結(jié)果表明：當(dāng)阻燃劑含量為3 %時(shí)，體系熱釋放速率降低了40 %；熱重 - 紅外聯(lián)用(TG-IR)測(cè)試結(jié)果表明，阻燃劑的加入顯著地抑制了CO等有害氣體的產(chǎn)生。Tao Zhang等[14]利用帶正電的聚乙烯亞胺(PEI)和帶負(fù)電荷的Phyt制備新型聚電解質(zhì)復(fù)合物(PEC)，并將其用于改善純聚丙烯(PP)的阻燃性能，發(fā)現(xiàn)在PEC含量為20 %時(shí)，與純PP相比殘?zhí)苛刻岣吡?0 %，熱釋放速率顯著降低。

基于植酸鹽在不同阻燃體系中具有優(yōu)異的成炭性能，并能顯著降低各個(gè)體系的熱釋放速率，作為無(wú)毒和環(huán)境友好的生物基阻燃劑受到了阻燃行業(yè)越來(lái)越多的關(guān)注。本文采用直接沉淀法制備了Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+4種過(guò)渡金屬植酸鹽(M-Phyt)，利用煙密度和極限氧指數(shù)測(cè)試比較了4種PVC/M-Phyt復(fù)合材料的阻燃性能，并采用掃描電子顯微鏡和熱重分析儀對(duì)阻燃結(jié)果進(jìn)行了分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

60 %植酸，生化試劑，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；

NaOH，分析純，天津市盛奧化學(xué)試劑有限公司；

CoSO4·7H2O，分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；

MnSO4·H2O，化學(xué)純，北京市朝陽(yáng)區(qū)化工四廠；

Fe(NO3)3·9H2O、NiSO4·6H2O，分析純，天津市福晨化學(xué)試劑廠；

PVC，TL-1000，天津市樂(lè)金大沽化學(xué)有限公司；

鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、有機(jī)錫穩(wěn)定劑，分析純，保定市軼思達(dá)有限公司；

偶聯(lián)劑，NDZ-311，南京市曙光硅烷化工有限公司。

1.2 主要設(shè)備及儀器

傅里葉紅外光譜儀(FTIR)，Varian 640-IR，美國(guó)Varian公司；

煙密度測(cè)定儀，JCY-2，南京市江寧區(qū)分析儀器廠；

熱重分析儀(TG)，STA449C，德國(guó)Netzsch公司；

氧指數(shù)測(cè)定儀，JF-3，南京市江寧區(qū)分析儀器廠；

掃描電子顯微鏡(SEM)，JSM-7500，日本JEOL公司；

混煉機(jī)，XKR-160，廣東湛江機(jī)械廠；

平板硫化機(jī)，XBL-D400,河南商丘橡塑機(jī)械廠；

沖片機(jī)，XJY-1，金建檢測(cè)儀器有限公司。

1.3 樣品制備

M-Phyt的合成：磁力攪拌下將0.01 mol的植酸溶液加入到0.06 mol或0.04 mol金屬鹽溶液中，使用NaOH調(diào)節(jié)溶液pH至7～8，在50 ℃恒溫?cái)嚢? h后得大量沉淀，離心，洗滌，60 ℃下干燥24 h，研磨,過(guò)74 μm篩，備用；

原料的預(yù)處理：將M-phyt和PVC置于60 ℃的真空干燥箱中隔夜烘干，干燥后備用；

PVC/M-Phyt樣品的制備：按照表1在PVC中加入DOP、硬脂酸鈣、硬脂酸、錫穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑和過(guò)渡金屬阻燃劑，在雙輥混煉機(jī)上混煉8 min，前輥溫度145 ℃，后輥溫度140 ℃，在12 MPa，160 ℃下熱壓8 min后冷壓10 min，在萬(wàn)能制樣機(jī)上加工成標(biāo)準(zhǔn)樣條，備用。

1.4 性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征

用SEM觀察阻燃劑外貌和阻燃樣品燃燒生成的殘?zhí)康谋砻嫘蚊玻瑯悠愤M(jìn)行鍍金處理，加速電壓為15 kV；

熱性能測(cè)試：用TG，在N2保護(hù)下，升溫速率為10 K/min，從室溫升至800 ℃，獲得樣品的TG曲線；

FTIR分析：將M-Phyt與KBr按1∶100的質(zhì)量比模壓成透明薄片，然后對(duì)膜片進(jìn)行測(cè)試；

極限氧指數(shù)按照GB/T 2406.1—2008進(jìn)行測(cè)試，樣品尺寸為130 mm×6.0 mm×3.0 mm；

煙密度按照GB/T 8627—2007進(jìn)行測(cè)試，樣品尺寸為6.0 mm×2.5 cm×2.5 cm。

2 結(jié)果與討論

2.1 阻燃劑結(jié)構(gòu)和形貌分析

由圖1可以看出，M-Phyt顆粒由于植酸中含有大量的碳環(huán)而呈無(wú)規(guī)則形狀，植酸鹽顆粒之間由于橋聯(lián)作用而出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象[15]。如圖2所示，4種植酸鹽在3400 cm-1都有寬吸收帶，在1650 cm-1處出現(xiàn)弱吸收峰，將樣品在100 ℃干燥4 h吸收峰仍未消失，表明化合物存在—OH鍵。因此，產(chǎn)物中可能含有結(jié)晶水或吸附水[10,15]。金屬植酸鹽化合物的特征光譜出現(xiàn)在700～1200 cm-1處。Fe-Phyt在1053.32 cm-1和1008 cm-1處的特征譜帶是P—O和P—O—C鍵向低波數(shù)偏移形成的寬吸收峰，類似于其他Fe化合物的光譜圖，表明植酸與Fe3+發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。Mn-Phyt寬頻帶在1060 cm-1和996 cm-1處分裂成2個(gè)重疊且可區(qū)分的頻帶，在851 cm-1和714 cm-1處有2個(gè)微弱的吸收峰。Co-Phyt在1068 cm-1和1003 cm-1處分裂為2個(gè)譜帶，在719 cm-1處有弱吸收峰。Ni-Phyt與Mn-Phyt和Co-Phyt相似在885 cm-1和712 cm-1處同樣也出現(xiàn)2個(gè)弱吸收峰，1067 cm-1和1001 cm-1處為寬頻帶分裂形成的2個(gè)吸收峰[11,16]。由FTIR譜圖可以看出，3種二價(jià)金屬植酸鹽的FTIR譜圖極為相似。

(a)Mn-Phyt (b)Fe-Phyt (c)Co-Phyt (d)Ni-Phyt圖1 4種M-Phyt的SEM照片F(xiàn)ig.1 SEM of the four M-Phyt

1—Mn-Phyt 2—Fe-Phyt 3—Co-Phyt 4—NiPhyt圖2 4種阻燃劑的FTIR譜圖Fig.2 FTIR spectra of the four flame retardants

2.2 阻燃劑的TG分析

如圖3所示，M-Phyt在100 ℃后開始迅速分解，溫度在500 ℃左右時(shí)趨于穩(wěn)定，在700 ℃時(shí)Mn-Phyt的殘?zhí)苛棵黠@高于其他3種鹽，殘?zhí)扛哌_(dá)82.26 %；Ni-Phyt的殘?zhí)孔钌?，?3.59 %。Co-Phyt、Fe-Phyt的殘?zhí)苛糠謩e為77.68 %、75.32 %。

1—Mn-Phyt 2—Fe-Phyt 3—Co-Phyt 4—Ni-Phyt圖3 4種M-Phyt的TG曲線Fig.3 TG curves of the four M-Phyt

2.3 樣品的阻燃性能測(cè)試

○—PVC ●—PVC/Mn-Phyt ▲—PVC/Fe-Phyt ▽—PVC/Co-Phyt ×—PVC/Ni-Phyt (a)TG曲線 (b)DTG曲線圖4 樣品的TG和DTG曲線Fig.4 TG and DTG curves of the samples

從表2可以看出，純PVC的極限氧指數(shù)為24.9 %，分別加入4種阻燃劑后，PVC的極限氧指數(shù)均有上升。其中，PVC/Co-Phyt復(fù)合體系的極限氧指數(shù)提高到28.3 %，提升幅度最大；而PVC/Ni-Phyt復(fù)合體系的極限氧指數(shù)僅提高了2.6 %；Mn2+和Fe3+復(fù)合體系的極限氧指數(shù)分別為27.9 %和27.7 %。從煙密度測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，4種植酸鹽阻燃劑的加入對(duì)PVC體系都起到了抑煙作用，PVC/Fe-Phyt的煙密度等級(jí)降低得最多，從94.55 %降低到了48.96 %，降低了45.59 %；，PVC/Mn-Phyt、PVC/Co-Phyt、PVC/Ni-Phyt的煙密度等級(jí)分別降低到80.78 %、75.09 %和79.23 %。

表2 不同阻燃劑對(duì)PVC阻燃消煙性能的影響Tab.2 Effects of different flame retardants on flame retardancy and smoke elimination of PVC

2.4 樣品的熱性能分析

在氮?dú)鈿夥障聦?duì)4種M-Phyt對(duì)PVC的熱穩(wěn)定性的影響進(jìn)行表征，相應(yīng)的TG和DTG曲線如圖4所示。PVC的熱降解涉及鏈的成環(huán)和裂解，主要的氣相裂解產(chǎn)物包括H2O、HCl、CO2、CO和C6H6，其分解過(guò)程大致分為2個(gè)階段：第一階段在250～420 ℃的質(zhì)量損失主要是HCl的脫除和DOP的分解，420 ℃以后第二階段是C=C鍵的交聯(lián)引起的。幾種PVC/M-Phyt復(fù)合材料的主要降解過(guò)程都大致相同。在第一階段中Mn2+、Fe3+、Co2+3種復(fù)合材料其初始分解溫度(Td，失重量為5 %時(shí)的溫度)相對(duì)于純PVC都稍有提前，但總體上都在250 ℃附近。這歸因于早期3種植酸鹽的熱降解，過(guò)渡金屬元素的存在可以進(jìn)一步促進(jìn)PVC主鏈上多烯結(jié)構(gòu)中的交聯(lián)成炭反應(yīng)。Mn2+、Fe3+、Co2+能促進(jìn)PVC降解使其提早脫去HCl，有效的稀釋空氣中的可燃成分，并且可以促使脫HCI的反應(yīng)迅速達(dá)到平衡，使體系向穩(wěn)定化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，從而增大體系的交聯(lián)程度，最終形成致密的殘?zhí)俊５诙A段為殘?zhí)康倪M(jìn)一步分解，植酸鹽中大量的磷元素作為脫水劑促進(jìn)殘?zhí)康男纬?。殘?zhí)勘徊粩嗌傻臍怏w吹制形成發(fā)泡和膨脹的炭層，含碳炭層有助于減緩凝聚相的質(zhì)量損失，阻隔氣相和凝聚相之間的傳熱，形成保護(hù)層以阻止基材進(jìn)一步燃燒。

表3總結(jié)了幾種PVC復(fù)合材料熱穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，主要包括初始分解溫度(Td)，分解速率峰值以及其所對(duì)應(yīng)的溫度(TP)，最大失重速率(VP)。純PVC樣品的熱降解峰值出現(xiàn)在304.6 ℃和461.8 ℃，添加M-Phyt后，Mn2+、Fe3+、Co2+3種復(fù)合材料的TP1減小，VP1增大，可以看出，這3種復(fù)合材料確實(shí)能夠促進(jìn)PVC降解使其提早脫去HCl，同時(shí)，復(fù)合材料的TP2出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，表明3種PVC/M-Phyt復(fù)合材料生成的殘?zhí)扛臃€(wěn)定。

表3 N2條件下PVC/M-Phyt復(fù)合材料的TG和DTG數(shù)據(jù)Tab.3 TG and DTG data of PVC/M-Phyt composites in N2

(a)PVC (b)PVC/Mn-Phyt (c)PVC/Fe-Phyt (d)PVC/Co-Phyt (e)PVC/Ni-Phyt圖5 添加不同阻燃劑的樣品極限氧指數(shù)測(cè)試殘?zhí)康暮暧^照片F(xiàn)ig.5 Char residues of PVC/M-Phyt

此外，由圖4可以看出，在35～350 ℃范圍內(nèi)，Ni2+催化活性明顯低于其他3種金屬，PVC/Ni-Phyt復(fù)合材料的殘?zhí)苛颗c純PVC基本相同。由表3中相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，PVC/Ni-Phyt復(fù)合材料的TP1和Td均略有增大，這與Mn2+、Fe3+、Co2+3種復(fù)合材料的趨勢(shì)相反，表明其促進(jìn)PVC提前脫除HCl的作用與Mn2+、Fe3+、Co2+3種金屬相比并不明顯。這歸因于Ni2+在低溫下對(duì)PVC催化作用較低[17]，在第一階段其與HCl反應(yīng)生成NiCl2的程度有限，因此其阻燃消煙性能低于其他3種金屬。PVC/Ni-Phyt的TP2提前，而Mn2+、Fe3+、Co2+3種復(fù)合材料的TP2出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，表明PVC/Ni-Phyt復(fù)合材料的殘?zhí)康姆€(wěn)定性不如Mn2+、Fe3+、Co2+3種復(fù)合材料，在較低溫度下就可以進(jìn)一步分解。這也決定了PVC/Ni-Phyt的阻燃性能較差。與Mn2+、Fe3+、Co2+不同，Ni2+主要通過(guò)降低含磷氧化物的揮發(fā)性，促進(jìn)體系在凝聚相形成更多的殘?zhí)?，而最終改善體系的阻燃消煙性能[18]。

根據(jù)以上測(cè)試結(jié)果和文獻(xiàn)報(bào)道[19-20]，PVC復(fù)合材料的降解機(jī)制可能為：Mn2+、Fe3+、Co2+可與PVC分解產(chǎn)生的HCl反應(yīng)生成MnCl2、FeCl3、CoCl2，促進(jìn)PVC更加迅速的脫除HCl，這幾種金屬氯化物作為較強(qiáng)的路易斯酸，在凝固相中可以促進(jìn)PVC交聯(lián)成炭，降低體系生成的煙量；而Ni2+與PVC分解產(chǎn)生的HCl反應(yīng)生成NiCl2的程度有限。因此，其對(duì)PVC脫HCl反應(yīng)的催化能力低于其他3種元素，導(dǎo)致其對(duì)PVC的阻燃消煙性能低于Mn2+、Fe3+、Co2+3種金屬。此外，植酸鹽中的P作為成炭劑可以進(jìn)一步促進(jìn)體系形成穩(wěn)定的殘?zhí)浚纬杀Ｗo(hù)層以阻止基材進(jìn)一步燃燒，起到協(xié)同阻燃的作用，Ni2+的存在可以提高含P阻燃劑的成炭性能，從而使PVC阻燃抑煙性能得到改善。

2.5 阻燃PVC殘?zhí)康腟EM分析

由圖5可以看出，4種阻燃劑均使體系殘?zhí)看蠓仍黾樱移錃執(zhí)砍陕菪伪P繞在樣品上，與純PVC樣品的殘?zhí)肯啾?，添加阻燃劑后樣品的殘?zhí)孔兊霉饣旅堋Ｆ渲?，PVC/Fe-Phyt在測(cè)試過(guò)程中有陰燃現(xiàn)象，PVC/Mn-Phyt殘?zhí)苛棵黠@多于其他樣品,4種阻燃劑樣品中PVC/Ni-Phyt的剩炭量最少，這與TG測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果一致。

(a)PVC (b)PVC/Mn-Phyt (c)PVC/Fe-Phyt (d)PVC/Co-Phyt (e)PVC/Ni-Phyt圖6 阻燃PVC極限氧指數(shù)測(cè)試殘?zhí)客獗砻娴腟EM照片F(xiàn)ig.6 SEM of outer surfaces of char residues of the flame retardanted PVC

從圖6可以看出，加入阻燃劑的樣品殘?zhí)矿w積明顯大于純PVC樣品，說(shuō)明M-Phyt有助于PVC成炭。未添加阻燃劑的PVC殘?zhí)堪褰Y(jié)，表面粗糙，說(shuō)明PVC在燃燒時(shí)熱解劇烈，產(chǎn)生的大量氣體破壞了交聯(lián)炭結(jié)構(gòu)，在基體表面形成大量氣孔；而加入過(guò)渡金屬植酸鹽阻燃劑的SEM照片表明，殘?zhí)孔兊酶庸饣旅?，結(jié)構(gòu)更加結(jié)實(shí)，說(shuō)明過(guò)渡金屬植酸鹽有良好的成炭性能，以阻止氧氣和外部的熱量進(jìn)入基體內(nèi)部，在外表面形成了保護(hù)層，從而提高了材料的阻燃抑煙性能，這與極限氧指數(shù)和煙密度測(cè)試結(jié)果一致。

3 結(jié)論

(1)通過(guò)直接沉淀法制備了Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+4種過(guò)渡金屬植酸鹽，TG測(cè)試結(jié)果表明，4種植酸鹽都有良好的成炭性；

(2)4種植酸鹽中Ni-Phyt阻燃效果最差，極限氧指數(shù)僅達(dá)到27.5 %，Co-Phyt的阻燃效果最好，極限氧指數(shù)提高到28.3 %；當(dāng)添加量為15 %時(shí)，PVC/M-Phyt復(fù)合材料的抑煙性能顯著提高，其中PVC/Fe-Phyt的抑煙效果最好，煙密度等級(jí)達(dá)到48.96 %，相對(duì)于純PVC體系降低了45.59 %；Mn-Phyt抑煙效果最差，煙密度等級(jí)高達(dá)80.78 %；

(3)M-Phyt對(duì)PVC具有優(yōu)異的阻燃消煙性能，主要?dú)w因于其中含有的過(guò)渡金屬離子可以有效促進(jìn)PVC第一降解階段的脫除HCl的反應(yīng)，促進(jìn)PVC的交聯(lián)成炭反應(yīng)，而其中磷元素的存在可以有助于改善PVC生成殘?zhí)康姆€(wěn)定性。

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SynthesisofTransitionMetallicPhytatesandItsApplicationsinPVCasanEfficientFlameRetardant

CHENG Luyao1, WU Weihong2, MENG Weihua1, XU Shuo1, QU Hongqiang1*, XU Jianzhong1

(1.College of Chemistry and Environmental Science, Hebei University, Baoding 071002, China; 2.College of Science, Agriculture University of Hebei, Baoding 071001, China)

Transition metallic phytates (M-Phyt) containing different rare earth elements were synthesized by a direct precipitation method, and then it was used as a flame-retardant and smoke suppressant for flexible PVC. It indicated that the prepared M-Phyt particles exhibited an irregular shape. Char yields of M-Phyt in nitrogen were in an order of Mn-Phyt>Co-Phyt>Fe-Phyt>Ni-Phyt. PVC compound containing 15 wt % Co-Phyt showed the highest LOI, which was improved from 24.9 % to 28.3 %, and its SDR reached 75.09 %. Fe-Phyt exhibited an optimum smoke suppression effect on PVC by reducing SDR of PVC/Fe-Phyt compound from 94.55 % to 48.96 %, and LOI of PVC/Fe-Phyt compound was 27.7 %. Char yields of the compounds were greatly improved with the addition of M-Phyt. Char yield of PVC/Co-Phyt composite was as high as 22.08 wt %, but char yield of PVC/Ni-Phyt composite increased by 9.09 %.

transition metallic; phytic acid; smoke suppression; flexible poly(vinyl chloride)

TQ325.3

B

1001-9278(2017)10-0033-07

10.19491/j.issn.1001-9278.2017.10.006

2017-06-02

*聯(lián)系人，hqqu@163.com