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第 6 期 郭军红，等: ZnO/MoO 3 /Al(OH) 3 阻燃聚丙烯材料的制备及性能 ·1239·

表 4 复合材料的燃烧性能数据 曲线和图 4d 烟气释放速率（TSR）可得，纯 PP 的
Table 4 Combustion performance data of the composites SPR 和 TSR 分别为 0.06 m /s 和 10.4 m ，随着阻燃
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样品 PHRR/(kW/m ) THR/(MJ/m ) SPR/(m /s) TSR/m 2 剂的添加，复合材料的 SPR 和 TSR 降低。PP7 复合
纯 PP 1051.2 132.7 0.06 10.4 2 2
材料的 SPR 为 0.05 m /s，TSR 为 7.0 m ，比纯 PP
PP1 565.6 113.7 0.05 6.7
分别降低了 16.7%和 32.7%，这表明 ZnO/MoO 3 纳米
PP2 765.3 124.0 0.05 8.0
线和纳米 ATH 可以对 PP 起到抑烟效果。这是由于
PP3 514.0 109.9 0.05 7.8
复合材料燃烧过程中形成了 ZnO/MoO 3 /Al 2 O 3 炭层，
PP5 493.0 100.7 0.05 7.2
抑制了部分小分子挥发物向气相中扩散和不稳定残
PP7 480.8 98.6 0.05 7.0
炭的二次分解扩散，从而减少烟雾的释放，达到了

由图 4a 热释放速率（HRR）曲线和图 4b 总热 抑烟效果。
释放量（THR）曲线可得，纯 PP 的热释放速率峰值 2.4 复合材料的燃烧炭层形貌
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（PHRR）为 1051.2 kW/m ，THR 为 132.7 MJ/m 。 图 5 是 PP 复合材料 CCT 测试完后的残炭扫描
随着纳米线的添加，复合材料的 PHRR 和 THR 下降。 电镜图。纯 PP 燃烧后基本无残炭。由图 5 可知，
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其中，PP7 复合材料的 PHRR 为 480.8 kW/m ，THR PP1 燃烧后的炭层表面粗糙并且有凹陷；PP2 燃烧
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为 98.6 MJ/m ，较纯 PP 分别降低了 54.3%、25.7%。 后的炭层比较疏松，不连续，表面粗糙，而且表面
对比 NWs/PP、ATH/PP、NWs/ATH/PP 3 种复合材料， 还有大孔，这削弱了炭层隔绝氧气的作用；PP7 燃
发现一维纳米线复配氢氧化铝的阻燃体系具有更低 烧后的炭层比较致密且连续，表面平整，这是因为
的 PHRR 和 THR 值，这同样证明了 ZnO/MoO 3 纳米 ZnO/MoO 3 纳米线和氧化铝可以很好地覆盖在炭层
线和纳米 ATH 之间的协同阻燃效应。 表面，填补炭层的孔隙和裂缝，使得炭层更加致密。
ZnO/MoO 3 纳米线和纳米 ATH 在阻燃 PP 的同 致密的残炭形成隔热隔氧保护层，具有阻燃效应，
时也会发挥抑烟效果。由图 4c 烟气释放速率（SPR） 从而提高了 PP 的阻燃性能。

图 5 PP1（a）、PP2（b）、PP7（c）燃烧后的残炭电镜图
Fig. 5 SEM images of the residual char of PP1(a), PP2(b), PP7(c) after combustion

2.5 力学性能分析 下降，这是因为阻燃剂添加量变大，其在基体中分
复合材料力学性能数据列于表 5 中。 散不均匀，导致材料的力学性能变差。此外，在
相同的添加量下，NWs/ATH/PP 复合材料（PP3、

表 5 复合材料力学性能数据 PP5、PP7）的断裂伸长率和缺口冲击强度大于
Table 5 Mechanical performance data of the composites
ATH/PP 复合材料（PP1），这是由于 ZnO/MoO 3 纳米
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样品 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/% 缺口冲击强度/(kJ/m )
线尺寸小、比表面积大，与基体材料之间的界面相
纯 PP 29.5 477.5 3.02
互作用强 [26] 。
PP1 28.7 16.0 1.20
2.6 阻燃剂在 PP 基体中的分布
PP2 25.4 575.0 3.28
图 6 是 PP 复合材料的断面扫描电镜图。从图 6
PP3 26.3 28.0 1.82
PP5 26.5 20.2 1.35 可以看出，在 PP1 复合材料中，纳米 ATH 在 PP 中
PP7 27.0 18.2 1.30 发生团聚，导致分散性较差；在 PP2 复合材料中，
ZnO/MoO 3 纳米线在 PP 中呈现均匀分布；在 PP7 复

由表 5 可知，随着纳米 ATH 用量的添加，材料 合材料中，由于引入了 ZnO/MoO 3 纳米线，分散程
的拉伸强度减小，断裂伸长率和缺口冲击强度急剧 度要优于纳米 ATH 在 PP 中的分散程度。