富勒烯阻燃聚烯烃的作用规律与阻燃机理研究

传统的卤系阻燃剂由于环保方面的原因受到越来越多的限制，黏土、碳纳米管等纳米填料虽然能显著降低聚烯烃的热释放速率等指标，但由于它们主要是通过凝聚相阻燃机理，所以在垂直燃烧试验和极限氧指数等传统的火安全测试中效果不佳。由于聚烯烃的降解和燃烧是通过自由基链断裂方式进行的，而富勒烯（C60）具有超高的捕捉自由基的能力，有助于终止或延缓聚烯烃的链降解反应，因此，C60有望全面提高聚烯烃的阻燃性能。本课题着重研究C60阻燃聚烯烃的作用规律和阻燃机理，全面掌握C60阻燃聚烯烃在各种火安全测试（锥形量热、垂直燃烧、极限氧指数）中的表现，并在此基础上探讨其与其他阻燃体系之间的协同效应。研究结果对保持我国在C60阻燃领域的国际领先地位将有重要意义，对新型无卤阻燃体系的开发、对开拓C60的应用领域也有重要的指导价值。

研究了富勒烯（C60）对PE、PP等聚烯烃热降解和热氧化降解行为的影响，发现随着富勒烯的加入，聚烯烃的起始分解温度提高，尤其是在空气气氛下，主要归结为C60能够捕捉聚烯烃热降解时产生的自由基，特别是对氧自由基有更强的捕捉能力。当C60含量高于某一阈值（约0.5wt.%）时，可以促使聚烯烃受热时形成交联网络，这一交联网络的形成提高了其热氧化稳定性，从而延缓聚烯烃的燃烧速率，显著提高了聚烯烃的阻燃性能。还发现富勒烯与氢氧化铝（ATH）有良好的协同作用。发表SCI收录论文7篇（其中1篇获浙江省自然科学学术奖二等奖），会议论文6篇，申请发明专利1项，撰写专著1章。