摘要： 本文旨在研究山西省高纯氧化镁作为聚丙烯阻燃添加剂的性能。通过对高纯氧化镁的特性分析，将其添加到聚丙烯中，制备不同添加量的复合材料，并对其阻燃性能、力学性能、热稳定性等进行测试与分析。结果表明，山西省高纯氧化镁在一定添加量下能够显著提高聚丙烯的阻燃性能，同时对力学性能和热稳定性有一定影响，为聚丙烯阻燃材料的研发与应用提供了有价值的参考。

一、引言

聚丙烯（PP）作为一种性能优良的通用塑料，具有密度小、耐腐蚀、易加工等优点，广泛应用于汽车、电子、包装等领域。然而，聚丙烯的易燃性限制了其在某些特定环境下的应用，因此对其进行阻燃改性具有重要意义。传统的阻燃剂如卤系阻燃剂虽阻燃效果显著，但存在有毒、烟雾大等问题，逐渐受到限制。而无机阻燃剂因其环保、低毒等特点受到广泛关注，其中高纯氧化镁作为一种新兴的无机阻燃剂，具有独特的优势。山西省拥有丰富的镁资源，为高纯氧化镁的生产提供了便利条件，研究其作为聚丙烯阻燃添加剂的性能具有重要的实际意义。

二、实验部分

（一）实验原料

1. 聚丙烯：牌号为[具体牌号]，由[生产企业]提供，熔体流动指数为[数值]g/10min。

2. 高纯氧化镁：产自山西省[生产企业名称]，纯度为[具体纯度]%，平均粒径为[数值]μm。

3. 其他助剂：包括偶联剂、抗氧剂等，均为市售工业级产品。

（二）实验设备

1. 双螺杆挤出机：用于制备聚丙烯/高纯氧化镁复合材料。

2. 注塑机：将复合材料制成标准试样。

3. 极限氧指数测定仪：测试材料的阻燃性能。

4. 材料试验机：测试材料的力学性能。

5. 热重分析仪：分析材料的热稳定性。

（三）实验步骤

1. 复合材料制备：将聚丙烯与不同质量分数（如 1%、3%、5%、7%、10%）的高纯氧化镁以及其他助剂按一定比例混合均匀后，加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、造粒，得到聚丙烯/高纯氧化镁复合材料。

2. 试样制备：将制备好的复合材料颗粒通过注塑机注塑成标准试样，用于后续性能测试。

 

3. 性能测试：

- 阻燃性能测试：按照[相关标准]采用极限氧指数测定仪测定复合材料的极限氧指数（LOI），评估其阻燃性能。

- 力学性能测试：使用材料试验机对试样进行拉伸强度、弯曲强度等力学性能测试，记录相关数据。

- 热稳定性分析：通过热重分析仪在氮气氛围下对复合材料进行热失重分析，确定材料的起始分解温度、最大分解速率温度等热稳定性参数。

三、结果与讨论

（一）阻燃性能分析

随着高纯氧化镁添加量的增加，聚丙烯/高纯氧化镁复合材料的极限氧指数呈现先上升后趋于平稳的趋势。当添加量为 5%时，极限氧指数较纯聚丙烯有明显提高，说明高纯氧化镁在一定程度上能够提高聚丙烯的阻燃性能。这可能是因为高纯氧化镁在燃烧过程中能够形成一层稳定的氧化镁保护层，阻止氧气与聚丙烯的进一步接触，从而抑制燃烧反应的进行。然而，当添加量超过一定值后，极限氧指数增长缓慢，可能是由于过高的添加量导致高纯氧化镁在聚丙烯基体中分散不均匀，影响了其阻燃效果的发挥。

（二）力学性能分析

添加高纯氧化镁后，聚丙烯复合材料的拉伸强度和弯曲强度均有所下降。随着添加量的增加，下降趋势逐渐明显。这是由于高纯氧化镁作为无机填料，与聚丙烯基体的界面结合力较弱，在受力时容易产生应力集中，从而导致力学性能下降。此外，高纯氧化镁的添加还会使复合材料的断裂伸长率降低，表明材料的韧性变差。为了改善这一情况，可以考虑对高纯氧化镁进行表面处理或添加适量的偶联剂，以增强其与聚丙烯基体的界面结合力。

（三）热稳定性分析

热重分析结果表明，添加高纯氧化镁后，聚丙烯复合材料的起始分解温度和最大分解速率温度均有所提高，说明高纯氧化镁能够提高聚丙烯的热稳定性。这可能是因为在加热过程中，高纯氧化镁能够吸收热量，延缓聚丙烯的分解速度。同时，其形成的氧化镁保护层也能起到隔热作用，减少热量向材料内部的传递，从而提高材料的热稳定性。但随着高纯氧化镁添加量的继续增加，其对热稳定性的提升效果不再显著，这可能是由于过多的高纯氧化镁影响了材料的导热性能，反而不利于热量的散发。

四、结论

1. 山西省高纯氧化镁作为聚丙烯阻燃添加剂，在一定添加量下能够有效提高聚丙烯的阻燃性能，极限氧指数随着添加量的增加而提高，但过高添加量时效果趋于平稳。

2. 随着高纯氧化镁添加量的增加，聚丙烯复合材料的力学性能如拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率均有所下降，需要通过表面处理或添加偶联剂等方法来改善界面结合力。

3. 高纯氧化镁能够提高聚丙烯的热稳定性，使复合材料的起始分解温度和最大分解速率温度升高，但添加量过多时对热稳定性的提升效果不再明显。

综上所述，山西省高纯氧化镁作为一种潜在的聚丙烯阻燃添加剂，在提高阻燃性能和热稳定性方面具有一定优势，但在实际应用中需要综合考虑其对力学性能的影响，并通过适当的方法进行优化，以满足不同领域对聚丙烯阻燃材料的性能要求。未来的研究可以进一步探索高纯氧化镁与其他阻燃剂的协同作用，以及开发更有效的表面处理方法，以实现聚丙烯阻燃材料性能的全面提升。