作为五大通用塑料之一，聚丙烯在交通运输、建筑、电工器材、航空航天等领域有着极为广泛的应用。然而，随着下游应用的发展，很多场景对聚丙烯提出了阻燃的需求。长期以来，聚丙烯的阻燃改性一直是业界关注的重点。
此前，聚丙烯要实现阻燃，通常只能由下游改性厂进行二次加工改性。由中石化(北京)化工研究院有限公司(以下简称北化院)自主开发的V-2级阻燃聚丙烯树脂实现了突破：从树脂粉体造粒阶段加入高效阻燃剂，一次加工生成V-2级阻燃聚丙烯。该产品因此获评中国石油和化学工业联合会2023年度化工新材料创新产品。
中国石化致力于研发生产具有阻燃功能的特殊材料，织就“真金不怕火炼”的防护服、提高车辆遇到火源时的安全性、为家居用品提供阻燃保护……为各行各业筑起守护安全的坚强防线。
1、实现在线阻燃改性——填补石化装置生产阻燃聚丙烯空白
聚丙烯树脂的极限氧指数为17%至18%，一经点燃迅速燃烧至完全，并产生大量带焰熔滴，导致火焰的二次传播，具有较高的火灾风险，对生命财产造成威胁。因此，近年来阻燃聚丙烯市场持续扩大。
“我国阻燃聚丙烯市场规模已超过150万吨/年，现有生成方式是下游改性厂对聚丙烯树脂二次加工改性，原料的生产与阻燃剂的添加相互独立。该方式存在阻燃剂在聚丙烯基体中分散效果不佳、阻燃效率降低、产品综合性能易衰减等问题。”北化院塑料加工研究所李杰教授告诉记者，项目组采用在线改性，将阻燃改性引入石化生产线，在树脂粉体造粒阶段加入阻燃剂，在石化厂直接生成V-2级阻燃聚丙烯产品，具有阻燃效率高、减少树脂性能损失、节约成本等优势。
“我们通过中试和工业实验，在传统配方基础上不断优化，克服阻燃效率低、装备适配性差等难点，得到了适用于石化生产装置的V-2级阻燃聚丙烯用复合阻燃助剂包，填补了石化装置生产阻燃聚丙烯的空白。”项目组王宇韬博士介绍说。
据了解，聚丙烯阻燃改性后，按照UL94标准测试样品的垂直燃烧性能，阻燃等级分为HB、V-2、V-1、V-0，阻燃效果依次递增。通用聚丙烯树脂达到的阻燃等级一般为HB级或更低，达到V-2级则意味着阻燃性能有了明显提升。实验结果显示，与HB级材料相比，V-2级材料在火焰移开后能在更短时间内自行熄灭，减少了火灾蔓延的风险。这不仅提高了材料的安全性，也扩大了聚丙烯树脂在对阻燃性能有更高要求领域的应用范围，如电子电气、建筑材料、汽车工业等领域。
2、阻燃PP材料在包装领域的应用
PP塑料密度低、透明度好、无毒无味、易加工成型、价格低廉等特点，使其在包装领域有着巨大的应用价值，但PP塑料易燃、耐高温性能较差等缺陷限制了它在包装领域的发展。因此近年来，众多学者致力于研究具有高阻燃性能的PP包装材料。
01
汽车电池外壳
电池是新能源汽车最为重要的部件之一，同时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、防腐蚀、阻燃性能好等特性，传统的电池包装主要为金属材料和片状模塑料（SMC）材料。但这两种材料有的成型工艺复杂且密度大，对新能源汽车的轻量化造成了影响，因此低密度、耐冲击性好的PP材料受到了人们的关注。
以PP树脂为基体，聚磷酸铵/三嗪类复配体系为阻燃剂，乙烯-辛烯共聚物、丙烯基弹性体和三元乙丙胶为增韧剂，通过熔融共混法制备出一种具备阻燃性能的PP材料，将其作为新能源汽车电池外壳。此PP材料在保持低密度的同时也具有良好的阻燃性能和耐冲击强度，且密封性好，防水性能强，现已批量投入生产。
02
零部件包装
对碱式硫酸镁晶须（MHSH）和氧化铝（Al2O3）进行改性，将交联剂KH-550引入两者表面，再加入氮-磷复配阻燃剂和PP基体，通过熔融共混法制备了PP/MHSH/Al2O3/N-P复合材料，并进一步加工成膜。
其中氮-磷复配阻燃剂除了在高温下促进PP基体形成膨胀炭层外，还能与MHSH反应生成具有良好热稳定性的磷酸镁盐，而磷酸镁盐的存在能够增强膨胀炭层的强度，对其起到骨架支撑作用。
而Al2O3的加入能提高材料的导热能力，使材料内部热量快速传递到表面，起到散热作用，从而提高材料的耐热性。同时MHSH和Al2O3为刚性填料，有良好的力学强度，能够提高PP/MHSH/Al2O3/N-P复合膜的力学性能。因此PP/MHSH/Al2O3/N-P复合膜同时拥有优异的阻燃性能和较高的力学强度，扩大了PP复合材料的适用范围。
03
食品餐盒
以聚磷酸铵为气源和酸源，三嗪类成炭剂为碳源，再配以协效剂，共同组成IFR，再将其与洁净处理后的回收聚丙烯餐盒通过熔融共混法制备出具有高阻燃性能的PP复合材料，证明了PP餐盒在循环利用方面有着巨大的潜力。
文章来源： 中国化工报，聚烯烃人
原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_551098.html
来源：贤集网
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