环保型无卤阻燃聚丙烯的研制

目前一些发达国家已开始禁止使用含各种卤素阻燃剂的塑料制品。随着我国环保标准的提高，减少使用或不使用卤素阻燃剂必将成为塑料行业的趋势，因此研制无卤、低烟的环堡型阻燃聚丙烯（PP）有着十分重要的现实意义。江苏技术师范学院应用材料研究所周健采用几种不同类型的无卤阻燃剂研制环保型阻燃聚丙烯（PP）。结果表明，Mg（OH）2复合阻燃体系和氮磷复合阻燃体系对PP均有良好的阻燃效果；研制的Mg（OH）2复合阻燃PP具有良好的阻燃性能和力学性能，并具有实际应用价值。     

一种新型含氯的磷-膦酸酯阻燃聚氨酯的阻燃性能

采用自制新型含磷-氯阻燃剂O，O’-二（2-氯乙基），O”-[2-（2-双氟乙氧基）磷酰基]丙基磷酸酯（DCEPP），制备了阻燃聚氨酯泡沫（PUF）。探讨了阻燃剂添加量对阻燃材料的阻燃性能和力学性能的影响以及阻燃PUT的热老化性能，实验证明，添加（w）15％的DCEPP能使PUF氧指数达到25％，水平燃烧实验表明，添加（w）10％的DCEPP，燃烧时间和长度为0，无熔滴现象，并能通过CAL 117D法实验．热老化实验证明，阻燃剂DCEPP基本不影响阻燃PUF的阻燃性能和伸长率及柱伸强度。     

协效阻燃木质素磺酸钠基聚氨酯泡沫材料的制备及性能

通过在聚氨酯泡沫发泡过程中加入木质素磺酸钠,同时利用次磷酸铝(AHP)和膨胀石墨(EG)作为协效阻燃剂,通过“一步法”制备出具有阻燃性能的木质素磺酸钠基聚氨酯泡沫材料(PUF).首先借助极限氧指数(LOI)测定仪对制备出的协效阻燃型PUF材料的阻燃性能进行表征。通过利用热重分析(TGA)、锥形量热测试(CONE)两种仪器对阻燃PUF材料的热稳定性和燃烧行为进行探究分析。利用场发射扫描电子显微镜(SEM),对材料燃烧后的残炭的微观照片进行分析。分析结果表明：当SLS的加入比例为原料总质量的4%(质量分数),AHP与EG的协效比为1∶4,两种协效阻燃剂的共同加入比例为30%(质量分数)时,生物质基阻燃PUF材料的LOI值增加到31.6%,协效阻燃剂的加入改善了PUF材料的热稳定性和成炭性能,从而使得材料的阻燃性大幅度增强。     

发射药塑料包装箱的阻燃性能研究

目的为提高发射药塑料包装箱的阻燃性能,设计一种新型阻燃改性HDPE塑料箱。方法利用燃烧和相容性实验研究了十溴二苯醚和三氧化二锑2种阻燃剂含量、比例对HDPE塑料阻燃性能和相容性的影响,并通过理论分析探讨了2种阻燃剂对HDPE塑料的阻燃机理。结果实验结果表明,未经阻燃改性的HDPE塑料阻燃效果较差,随着阻燃剂含量的增加,阻燃性能得到提高,相容性变差。结论阻燃剂中十溴二苯醚和三氧化二锑的质量比为2∶1时,阻燃效果最佳,阻燃剂含量(质量分数)低于11%时,可以满足相容性要求。     

无卤氮磷膨胀阻燃玻纤增强聚丙烯复合材料的制备与性能

因玻纤"烛芯效应"制备阻燃玻纤增强聚合物复合材料是具有挑战性的课题。文中以自制的膨胀型阻燃剂MPAL与八乙烯基倍半硅氧烷(OV-POSS)组成的复合阻燃剂阻燃玻纤增强聚丙烯(PP),研究了玻纤(GF)和增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)对阻燃PP体系的阻燃性能和力学性能的影响,结合扫描电镜和热重分析探讨了相应阻燃机理。结果表明,在阻燃PP体系中加入玻纤及适当增加其含量会显著改善阻燃PP材料的阻燃性能,归因于加入玻纤提高了阻燃PP体系的热稳定性以及利用MPAL/OV-POSS分解形成的复合炭层覆盖于玻纤表面,从而达到阻断玻纤"烛芯效应"目的。此外,加入增容剂MAPP及适当增加其含量会明显提高阻燃玻纤增强PP复合材料的力学性能,但对材料阻燃性能改善有限,归因于MAPP对体系界面结合和相容性的显著改善作用。当玻纤和MAPP质量分数分别为30%和5%时,所得阻燃玻纤增强PP复合材料具有优异的综合性能,表现出良好的应用前景。     

可膨胀石墨的功能化改性及其在阻燃聚丙烯中的应用

研究了1种有机协效阻燃剂(OSF)表面功能化可膨胀石墨(EG)及其在阻燃聚丙烯(PP)中的应用。通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、极限氧指数(LOI)、UL-94垂直燃烧、热失重分析(TG)和差示扫描量热(DSC)等表征方法对EG的功能化效果、阻燃PP复合材料的阻燃性能、热稳定性、结晶行为与力学性能进行了研究。结果表明OSF成功地接枝到了EG表面。改性后的EG是1种有效的阻燃剂,能显著提高PP的阻燃性能,其阻燃性能达UL-94V0级。改性EG的加入,PP的热稳定性得到改善,高温时的残炭量增加。改性EG对PP有异相成核作用,PP结晶温度向高温方向偏移。阻燃剂的加入劣化了PP的力学性能,且随着其含量的增加而逐渐降低。     

聚酰胺6对聚丙烯/膨胀阻燃体系阻燃性和力学性能的影响

以聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)组成的膨胀阻燃剂(IFR)为主阻燃剂，有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂，马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)为增韧剂，以聚酰胺6(PA6)为聚合物成炭剂，采用熔融共混法制备了PP/PA6/POE-g-MAH/IFR/OMMT阻燃复合材料，并研究了PA6对PP阻燃复合材料阻燃性和力学性能的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、热重分析、扫描电子显微镜和力学性能测试等手段对PP阻燃复合材料进行了测试与表征。结果表明：成炭剂PA6的加入，可显著地提高PP阻燃复合材料的阻燃性能，当PA6含量为5%时，PP阻燃复合材料的LOI由原来不含PA6时的25.5%提高到了30.0%,垂直燃烧等级由原来的无等级提高到了UL-94 V-0级，且随着PA6含量的进一步增加，LOI在逐渐增大。但PA6的加入，会使PP阻燃复合材料的力学性能下降。     

采用TGA/FT-IR分析聚丙烯复合材料的热氧化降解行为

传统的热塑性聚丙烯(PP)拥有优异的机械性能、良好的结晶性、易于加工、价格便宜等优点被广泛应用于诸多领域,但易燃性阻碍其应用。开发阻燃性PP复合材料及对其阻燃机理的认识是解决PP易燃性的关键科学问题之一。采用热失重(TGA)、热重-红外联用(TGA/FT-IR)的方法研究了阻燃PP的热氧化降解行为及阻燃机理。实验结果表明,改性的有机膦酸锆阻燃剂的加入没有对PP的热稳定性产生明显影响,而提高了PP燃烧后残碳层的热稳定性,减少了燃烧过程中可燃性气体的排放速率和释放量,减少了有毒有害气体的释放量和速率,有效地提高了PP复合材料的阻燃性能及安全性能。     

有机蒙脱土与膨胀阻燃剂协同阻燃聚丙烯

分别以膨胀型阻燃剂(IFR)为主阻燃剂、有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂,对聚丙烯(PP)进行阻燃改性。采用UL-94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)、热失重(TG)及拉伸等测试分别表征PP/IFR/OMMT复合材料的阻燃性能、热稳定性能及力学性能,研究了IFR和OMMT对PP阻燃性能、力学性能和热稳定性能的影响。通过红外线光谱仪分析了试样物质组成及扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的外观形貌。结果表明:OMMT的加入,使PP/IFR复合材料体系的热稳定性和阻燃性能得到极大提高。当添加2%(质量分数)OMMT,PP/IFR/OMMT复合材料的LOI值从18%上升到23%,阻燃级别从NR提升到V-0,并且无熔滴滴落,同时复合材料的力学性能也较好,拉伸强度达到34.46MPa,断裂伸长率能达到107.19%。     

碳酸镍对PP/MPP/PEPA膨胀阻燃体系的协同作用

以碳酸镍(NC)为阻燃协效剂,采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配阻燃剂,制备了具有良好阻燃性能的无卤阻燃聚丙烯(PP/IFR)。研究了NC用量对PP阻燃性能的影响,并分析了其阻燃协同作用机理。结果表明,添加少量的NC即可显著提高PP的阻燃性能;当NC添加量为3%时,阻燃PP的氧指数高达37.5%。TGA、FT-IR分析和体式显微镜、SEM观测结果表明,添加NC可以催化MPP/PEPA间的酯化反应,形成更多的交联网络结构,促进PP/IFR体系成炭,形成更致密的炭层,从而提高材料的阻燃性能。     

氮-磷无卤阻燃剂对热塑性聚酯弹性体性能的影响

采用氮-磷无卤阻燃剂制备出具有良好阻燃性能的热塑性聚酯弹性体(TPEE)。研究表明阻燃剂对TPEE阻燃性能和热性能都有显著改善,其中三聚氰胺磷酸酯(MP)阻燃剂的阻燃效果最好,氧指数可以达到30%,垂直燃烧达到UL-94V-0级,点燃时间为341s,到达热释放速率峰值的时间为355s的p_(kHRR)达到134KW/m~2,总释放热(THR)最小。电学性能研究表明,由于阻燃剂的加入,抑制了TPEE极性基团的极化和能量损耗,降低了TPEE的介电常数,提高了其绝缘性能。氮-磷无卤阻燃剂的添加对热塑性聚酯弹性体的性能影响很大。     

氮磷无卤阻燃剂阻燃玻纤增强尼龙6的研究

采用热聚合的方法制备了氮磷无卤阻燃剂M PP,用于阻燃玻纤增强尼龙6。通过在阻燃体系中引入成炭催化剂杂多酸(HPA)和阻燃改性剂(CR),成功地解决了玻纤增强尼龙6燃烧时的“烛芯效应”问题。系统研究了HPA和CR对玻纤增强尼龙6阻燃性能的影响。结果表明,所制备的阻燃剂M PP是由三聚氰胺聚磷酸盐和三聚氰胺焦磷酸盐构成,以前者为主。杂多酸和CR对M PP具有协效阻燃作用,加速了尼龙6燃烧时的成炭化学反应,改善了炭层结构。当在阻燃体系中添加2%的杂多酸和2%的CR时,玻纤增强尼龙6可达到UL 94 1.6 mm V-0级的阻燃性能,并具有良好的力学性能。     

紫外光照射对阻燃聚丙烯阻燃性能的影响研究

研究了不同阻燃剂的紫外光稳定性以及阻燃剂光照后阻燃效率下降和阻燃聚丙烯紫外光照射后阻燃性能下降的原因。研究表明，膨胀型的阻燃剂的光稳定性最好，脂肪族溴阻燃剂次之，芳香族溴阻燃剂最差。溴阻燃剂光照后阻燃效率下降的原因是阻燃荆的光分解，紫外分析发现芳香族溴阻燃剂比脂肪族溴阻燃剂更容易在紫外光的作用下发生光分解反应放出溴自由基。阻燃聚丙烯紫外光照射后阻燃性能下降是由阻燃荆的光分解和PP基体树脂的光氧化降解的综合因素造成的。     

PP/PVAc-OMMT纳米复合材料及其阻燃材料的燃烧性能

利用锥形量热仪(CONE)在35kW/m2热辐照条件下,并结合极限氧指数(LOI)和UL-94垂直燃烧测试方法对聚丙烯(PP)/聚醋酸乙烯酯(PVAc)-有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料和加入无卤复配阻燃剂制备的PP/PVAc-OMMT/氢氧化镁(MH)/三氧化二锑(AO)纳米复合阻燃材料的热释放速率、烟释放及材料在燃烧时的质量损失行为进行了研究。结果表明,添加10%(质量分数)PVAc-OMMT可以提高PP材料的阻燃性能,燃烧时的热释放速率、质量损失率以及烟释放量减少,且PVAc-OMMT与无卤复配阻燃剂之间可产生阻燃协效作用,使纳米复合阻燃材料的阻燃性能、热稳定性和抑烟性进一步增强。     

分子筛和SiO_2对含三嗪大分子膨胀阻燃聚丙烯体系的阻燃协效性

研究了两种化合物4A分子筛(Zeolite4A)和二氧化硅(SiO2)对聚丙烯膨胀阻燃新体系聚丙烯/聚磷酸铵/三嗪系成炭剂(PP/APP/CFA)阻燃性的影响,通过垂直燃烧、氧指数、热重分析、锥形量热仪和扫描电镜等技术研究表明,这两种含硅物质均能有效提高聚丙烯体系的阻燃性。膨胀阻燃剂能有效降低聚丙烯材料的热释放速率和烟释放速率,特别是,这两种含硅物质能明显降低聚丙烯体系第二个燃烧过程的热释放速率和烟释放速率。     

聚磷酸铵/次磷酸铝协效阻燃聚丙烯/木粉复合材料

以聚磷酸铵(APP)和次磷酸铝(AHP)为阻燃剂,马来酸酐接枝聚丙烯(MA-g-PP)为界面相容剂,通过熔融共混制备了聚丙烯(PP)/木粉(WF)复合材料。采用UL-94垂直燃烧、氧指数(LOI)、热重分析(TGA)探究了阻燃PP/WF复合材料的阻燃性和热分解过程。实验表明,当APP与AHP质量比为9∶1时,LOI值为28.3%,垂直燃烧UL-94达到V-0级。TGA和DTG测试表明,APP与AHP复配能降低木纤维的分解温度,使复合材料提前成炭,达到阻燃作用;加入APP与AHP的PP/WF复合材料的成炭率提高了141%,其高温稳定性也得到提高。通过SEM观察到,当m(APP)∶m(AHP)=9∶1时,木塑复合材料可形成致密的炭层,具有更好的隔热、隔氧作用,从而提高了阻燃性。结果表明在聚磷酸铵中加入少量的协效剂次磷酸铝可明显提高PP/WF复合材料的阻燃性。     

两种马来酸酐接枝物对膨胀阻燃聚丙烯增韧共混复合体系性能的影响

用膨胀型阻燃剂(IFR)和乙烯辛烯共聚物(POE)对聚丙烯(i PP)进行阻燃和增韧改性,比较研究了两种典型增容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)和乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)对膨胀阻燃增韧共混复合体系阻燃性能以及力学性能的影响。结果表明:IFR可提高聚丙烯共混物的燃烧性能,但是明显降低材料的力学性能,而增容剂的加入可同时提高复合材料的燃烧性能和力学性能。PP-g-MAH使IFR的分散更均匀,添加1%(质量分数,下同)的PP-g-MAH使复合材料的平均热释放速率、热释放速率峰值、比消光面积平均值以及烟释放总量比未添加增容剂的阻燃材料分别下降24%、30%、56%和46%;而POE-g-MAH能使复合材料形成包覆结构,使其冲击强度明显提高,加入5%的POE-g-MAH可使复合材料冲击强度提高93%。     

Karstedt催化剂对聚硅氧烷/PC阻燃性能的影响

采用水解缩合法制备了三官能结构的聚硅氧烷阻燃剂。采用氧指数仪、 锥形量热仪、 TGA、 热裂解-气相色谱/质谱(PY-GC/MS)和SEM研究了Karstedt催化剂(KC)对聚硅氧烷/聚碳酸酯(PC)复合材料热性能和阻燃性能的影响, 并研究了该复合体系的阻燃机制。结果表明: 在热裂解过程中KC促进了含乙烯基聚硅氧烷的交联, 增强了聚硅氧烷/PC复合材料的耐热性能; KC抑制了聚硅氧烷/PC复合材料在燃烧过程的热释放, 使材料的烟、 CO、 CO₂产生过程延后, 且峰值降低, 提高了聚硅氧烷/PC的阻燃性能, 降低了材料燃烧的危害性。但KC对聚硅氧烷/PC复合材料的极限氧指数(LOI)的影响较复杂, 其LOI不仅取决于残炭量, 还与燃烧炭层结构有关, 在保持一定残炭量下, 若KC使聚硅氧烷/PC的燃烧炭层更致密、 均匀, 则材料的LOI提高。      

熔融接枝法提高膨胀型阻燃聚丙烯的相容性和阻燃性能

通过熔融共混工艺,采用熔融接枝和阻燃剂表面处理技术,利用双螺杆挤出机制备出无卤膨胀型阻燃聚丙烯(PP)。研究了聚磷酸胺(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)作为一种混合体系对PP的阻燃作用,并用对比法分析讨论了三种组分分别在体系中所起的作用。研究了多组分体系下不同单体熔融接枝PP对各组分间的相容性和阻燃性能的影响,结果表明,极性较大单体MAH接枝处理PP,能够有效地提高体系的相容性和阻燃性能。     

无卤阻燃聚烯烃电缆阻燃技术的研究进展

塑料电线电缆的阻燃问题越来越重要，尤其是汽车、船舶、海上采油平台等许多现代化设施中使用的电缆，阻燃要求更高。但除了四氟乙烯等几种塑料电缆外，其余的塑料几乎不阻燃，都需经过阻燃化处理。为了提高电线电缆的阻燃性能，一般均采用添加含有卤素的卤化物和三氧化二锑，这些阻燃剂的缺点是燃烧时发烟量大，产生有毒、有害、有强烈腐蚀性的卤化物。为了达到低烟、低毒阻燃的目的，国内外许多专家都致力于低烟、低卤阻燃材料的开发。无卤阻燃材料在近几年得到了迅速发展，如英国BP公司、美国的UCC公司、日本的大日本油墨公司等都有相应的产品实现了工业化生产和应用，他们通常是在不含卤素的电缆材料中添加Al(OH)3或Mg(OH)2等无机阻燃剂。许安军等人指出目前阻燃材料主要研究方向是：为提高环境应力开裂和机械性能而进行的无机阻燃剂的表面处理与树脂的改性研究；提高阻燃性和减少无机阻燃剂加入量而进行的阻燃增效剂的研究；对其他无卤阻燃途径的研究。新的进展包括以下几方面。