含磷纳米复合物/聚氨酯弹性体复合材料的制备与阻燃性能

将自制的DOPO-MMT纳米复合物添加到聚氨酯弹性体中,得到新型聚氨酯弹性体复合材料。并分别与添加了DOPO、蒙脱土(MMT)和DOPO与MMT的物理混合物等的3种体系的阻燃效果作了对比研究,探讨了各体系的阻燃性能及阻燃机理。研究表明,使用纳米复合的DOPO-MMT阻燃剂,阻燃效果要明显优于单独添加DOPO、MMT和物理混合的DOPO和MMT阻燃剂。这是因为DOPO-MMT在聚氨酯中实现了MMT纳米级别的分散,DOPO的气相阻燃和MMT的凝聚相阻燃共同作用抑制了燃烧过程,使得聚氨酯复合材料的UL-94垂直燃烧达到V-2级别,锥形量热测试中有最低的热释放速率和热释放量,材料获得了良好的阻燃效果。     

聚氨酯纳米阻燃技术的研究进展

介绍了纳米技术在聚氨酯阻燃中的应用进展以及聚氨酯纳米复合材料的阻燃机理,着重阐述了不同纳米阻隔层对提高聚氨酯热稳定性及阻燃性的作用机理,即在材料表面形成一种致密的阻隔炭层.该炭层具有较强的隔热隔氧的阻燃作用,与一些有机磷系阻燃剂复配使用可以达到协同阻燃的效果,通过这种协同效应可以在不降低阻燃级别的前提下降低传统阻燃剂的添加量.     

蒙脱土协同膨胀阻燃环氧树脂复合材料的制备及阻燃性能

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、磷腈为基础单元合成阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷(DOPOMPC),将其与聚磷酸铵(APP)复配添加至环氧树脂(EP)制备出阻燃复合材料(DOPOMPC/APP/EP)。为进一步提高阻燃环氧树脂的阻燃及力学性能,添加不同质量分数的蒙脱土(MMT)制出新型阻燃环氧树脂材料(DOPOMPC/APP/MMT/EP)。通过极限氧指数(LOI)、水平燃烧、锥形量热、扫描电子显微镜观察等方法研究了蒙脱土与DOPOMPC的协同效应。实验结果表明,EP4(10%DOPOMPC/10%APP/3%MMT/77%EP)各项燃烧参数得到了最佳改善,复合材料综合表现最优。其中LOI值达到38.2%;热释放速率峰值较未经MMT处理的阻燃复合材料EP1(10%DOPOMPC/10%APP/EP)下降了29.1%;比消光面积平均值和一氧化碳释放率平均值分别降低了72.7%和65.5%;火势增长指数、发烟指数和毒性气体生成速率指数较EP1降幅分别达到38.2%、13.1%和34.0%;拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比EP1分别提高了25.4%、12.7%和1.97倍,呈现出良好的阻燃、抑烟、抑毒性能。炭层宏观和微观形貌表明,添加MMT的阻燃材料在燃烧初期能够形成更致密、坚硬的优质炭层。     

纳米技术在材料阻燃改性中的应用

介绍了纳米技术在阻燃材料中的应用进展。层状硅酸盐、层状双氢氧化物、碳纳米管等制备的聚合物／纳米复合材料，其热稳定性有所提高，但要和阻燃剂协同使用才能达到最佳的阻燃效果。常规阻燃剂的纳米化不仅可以提高阻燃效率，还可降低阻燃剂的添加量，改善阻燃材料的物理机械性能。     

无卤阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展

硬质聚氨酯泡沫(RPUF)因具有低密度、低导热系数等优点,广泛应用于建筑保温、轨道交通等多个领域.然而其存在极易燃且燃烧过程放出大量有毒气体和烟雾等问题,使用中存在很大的火灾安全隐患,需要对其进行阻燃处理.随着人们环保和健康意识的提高,卤系阻燃剂由于在燃烧时释放出卤化氢腐蚀性气体,产生有毒致癌物质(如多溴代二苯并二噁英(PBDD)),已被欧盟RoHS指令及联合国环境署发布的《斯德哥尔摩公约》等法律法规限制或禁用.因此,新型环保型无卤阻燃剂的研发和应用亟需得到发展.近年来,无卤含磷、含氮阻燃剂、无机纳米粒子、膨胀型阻燃剂等多种阻燃体系均被用于RPUF阻燃改性研究.本文依据RPUF的应用性能与燃烧降解特性,从添加型、反应型和纳米复合型阻燃剂三方面,概述了近年来国内外阻燃RPUF复合材料的发展现状与阻燃机制,并展望了高效、无卤、绿色环保的反应型阻燃剂与生物基阻燃聚氨酯的合成研究在实现无卤高效阻燃聚氨酯中的发展趋势.     

纳米BN与ZnO协效阻燃木粉-聚氯乙烯复合材料

为提高木粉-聚氯乙烯(WF-PVC)木塑复合材料的阻燃抑烟性能,本文将纳米BN与ZnO加入到WF-PVC木塑复合材料中,通过热压成型方法制备了阻燃WF-PVC木塑复合材料,研究了复合材料热分解、燃烧性能和力学性能。热重分析(TG)测试表明,BN和ZnO的加入一定程度上降低了复合材料的初始热分解温度,但明显提高了复合材料的热解残余物质量,BN和ZnO的质量比为1∶2时,复合材料的残炭量增加了21.7%。锥形量热仪燃烧测试表明,纳米BN和ZnO的加入能够显著提高复合材料的阻燃性能,与纯WF-PVC相比,BN与ZnO的加入能有效降低WF-PVC复合材料燃烧时的热释放和烟释放,复合材料的总热释放量和总烟气释放量最高分别降低18.2%和48.9%。通过万能力学试验机对材料进行力学性能测试,结果表明阻燃剂的加入一定程度上降低了复合材料的力学性能,对阻燃剂进行一定比例的复配,可有效减少对复合材料力学性能的损害,单独添加ZnO时,复合材料弯曲强度降低了29.5%,而BN和ZnO以2∶1的质量比复配时,复合材料的弯曲强度降低了9.9%。      

磷酸锆在膨胀型阻燃聚丙烯中的协同阻燃效果研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/磷酸锆(OZrP)膨胀型阻燃材料,热重分析表明添加OZrP的阻燃体系成炭量有所增加。当PP基体中含有25%膨胀型阻燃剂(IFR)时,复合材料的氧指数为33,垂直燃烧测试为UL-94V-1级别,当保持添加剂总量不变时,添加3%OZrP到PP/IFR体系中,氧指数增加到37,垂直燃烧达到V-0级别。IFR与OZrP间存在协效作用,合适的添加比例有利于提高复合材料的阻燃性能。     

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。     

ABS树脂阻燃技术的一种有潜力的研究方向

当前，对ABS阻燃而言，卤素阻燃剂仍占主导地位，此类阻燃剂存在发烟量大，燃烧时释放出卤化氢气体，进而吸水形成具有强腐蚀性的氢卤酸而造成二次公害。所以目前ABS阻燃正趋向于无卤化，对无卤阻燃剂的研究成为世界各国的热点之一，无卤化已成为阻燃剂开发、应用的主要趋势。近年来对新型阻燃、消烟剂的研究正悄然兴起，其中有机硅粉和纳米粘土（n-MMT）就属于这类物质。有机硅粉自身的热释放速率很低，且受外部热流的影响很小，它们以极低的含量（一般2％以下）填充在聚合物中就可以显著降低聚合物的热释放速率，并且燃烧时不产生烟雾。纳米粘土（n—MMT）具有优良的阻燃效果，是因为一方面纳米粘土的片层结构本身具有优异的阻燃和阻隔性能，另一方面由于聚合物分子链通过插层的方法进入到粘土的片层间，分子链的运动受到粘土片层的限制，起到保护的作用，因此可以提高材料的阻燃和耐热性能。     

杨木胶合板阻燃性能研究

通过热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、有效燃烧热(EHC)、CO产率、CO2产率以及烟释放总量等指标,研究了杨木胶合板的阻燃性能。实验结果表明:磷酸氢镁和二氧化锆阻燃剂单独使用时,都能够在杨木胶合板燃烧过程中降低热释放速率、总热释放量、有效燃烧热、CO2产率以及烟释放总量,增大CO产生速率,但阻燃效果不理想;而磷酸氢镁与纳米二氧化锆复合阻燃剂,可以在杨木胶合板燃烧过程中产生协同效应,并且使用此复合阻燃剂的杨木胶合板在点燃190 s后即停止燃烧,其阻燃效果最佳。     

新型含磷高温尼龙的阻燃和力学性能

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料,合成一种DOPO衍生化合物PN-DOPO,通过FTIR、1 H-NMR、31P-NMR和液质联用仪确定了该产物的分子结构。将PN-DOPO和二乙基次磷酸盐(OP1230)作为阻燃剂,制备阻燃玻纤增强高温尼龙GFPA6T复合材料,并通过垂直燃烧、锥形量热仪、TG、SEM及静动态力学进行表征分析。结果表明,PN-DOPO和OP1230的加入能降低燃烧级别。当PN-DOPO添加量为17.5%(质量分数)时,GFPA6T/PN-DOPO达到FV-0级,相对于GFPA6T/OP1230的热释放速率、总热释放量降低更明显,热降解残余量更高,成炭作用更明显。由动态力学性能分析可知加入的阻燃剂能与PA6T分子链发生一定程度的微交联,导致树脂基体的刚性增加。合成产物PN-DOPO在提高GFPA6T阻燃性能和保持力学性能方面比OP1230更明显。     

聚硼硅氧烷与有机磷酸酯阻燃剂复配协同阻燃PC

将聚硼硅氧烷(PB)阻燃剂分别与三种有机磷酸酯(OPP)阻燃剂进行复配,并将此复合阻燃剂添加到聚碳酸酯(PC)中制备了阻燃PC材料(FR-PC)。采用极限氧指数(LOI)和锥形量热分析研究了PB对OPP/PC体系的协效阻燃作用。结果表明,在阻燃剂总量为5%(质量分数)时,添加占阻燃剂总量25%(质量分数)以上的PB可以提高OPP/PC体系的LOI。PB阻燃剂具有促进成炭的作用,可使OPP/PC复合体系在燃烧过程中释放的烟、热以及CO有不同程度的降低,燃烧过程趋于平缓,尤其使体系的烟释放量显著降低,三种OPP/PC阻燃体系的总烟释放量分别下降30%~50%,大大降低了火灾的危害性。添加适量PB能够提高OPP/PC体系的拉伸强度、弯曲强度及维卡软化点温度,并且使PC复合阻燃材料的透光率有所提高,保持了PC良好的透明性。     

阻燃聚酯/蒙脱土纳米复合材料的制备及燃烧性能

采用直接酯化法,将共聚型阻燃剂羧乙基苯基次磷酸(CEPP)和对苯二甲酸以及乙二醇混合后酯化,在酯化产物中加入经过有机改性的蒙脱土,缩聚制备了阻燃聚酯/蒙脱土纳米复合材料(PET/MMT/CEPP)。用FT-IR、CONE对制得的复合材料进行了分析和研究,结果表明阻燃剂和聚酯发生了聚合反应,但加入的阻燃剂和蒙脱土在一定程度上降低了聚酯的特性黏度;PET/MMT/CEPP中的蒙脱土和阻燃剂起到了良好的协同阻燃效果,复合材料的阻燃性能有明显提高。     

单一阻燃剂对双组分聚脲弹性体阻燃性能影响的研究

采用垂直燃烧测试法和热重分析研究了单一阻燃剂在双组分聚脲弹性体中的阻燃作用。结果表明,固体阻燃剂聚磷酸铵(APP)、纳米无机材料有机改性蒙脱土(2T-MMT)、液体阻燃剂甲基磷酸二甲酯(DMMP)对聚脲具有较好的阻燃作用,主要为固相阻燃作用。随着阻燃剂添加量的增大,阻燃作用效果增强。聚脲和阻燃聚脲的热降解过程都包括两个阶段:第一阶段为250~350℃;第二阶段为350~450℃。阻燃剂加入后降低了聚脲的热降解开始温度,特别是阻燃剂DMMP。800℃时的残余量说明APP和三聚氰胺聚磷酸盐提高了聚脲的残余量,而DMMP和间苯二酚-双(磷酸二苯酯)降低了残余量。     

MCA-MMT的制备及其对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料阻燃性能的影响

为了提高玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)复合材料(GF/PP)的阻燃性能,通过在蒙脱土(MMT)悬浮液中进行三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)分子自组装制备了新型协效成炭剂MCA-MMT,并采用FTIR、XRD、SEM和TGA对MCA-MMT的结构及热性能进行了表征;将MCA-MMT、无卤膨胀型阻燃剂与GF/PP熔融共混制备了阻燃复合材料MCA-MMT/(GF/PP),通过极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧试验和锥形量热测试研究了MCAMMT对GF/PP的阻燃效果和阻燃机制,并测试了复合材料的力学性能。结果表明:MMT的加入会影响氰尿酸和三聚氰胺在MCA合成过程中的氢键作用,干扰和抑制大平面氢键网络的形成,减少MCA氢键复合体的分子体积,使颗粒变小。MCA-MMT/(GF/PP)的UL-94防火等级达到V-0级,LOI为31.3%。MCA-MMT的阻燃效率高于传统MCA的,可降低材料燃烧的热释放程度和总烟释放量,使复合材料的阻燃性能提高,其阻燃机制为片层结构的MMT可提高MCA的成炭量,使MCA-MMT/(GF/PP)燃烧后能形成致密的残留炭层。MCA-MMT/(GF/PP)的拉伸、冲击强度与MCA/(GF/PP)的相比并未下降。     

一种膨胀阻燃PP体系及其燃烧性能

制备了一种阻燃聚丙烯/膨胀阻燃剂(IFR)/蒙脱土(MMT)膨胀阻燃体系,研究了不同阻燃组分含量对体系阻燃性能的影响。结果表明,阻燃剂总添加量为30%,其中的成炭剂和聚磷酸铵(APP)的配比为1∶2时,体系的极限氧指数为29%,垂直燃烧试验(UL-94)达到V-2级;而在上述体系中添加0.5%的MMT时,体系的LOI提高到31%,垂直燃烧试验(UL-94)通过V-0级,表现出较好的协同阻燃效果。采用扫描电境(SEM)和红外光谱(FT-IR)对体系的固相残炭进行了观察和分析,探讨了可能的阻燃机理。     

蒙脱土协同膨胀阻燃聚丙烯的热降解机理

层状纳米填料蒙脱土(MMT)与聚磷酸铵(APP)/双季戊四醇(DPER)结合膨胀阻燃聚丙烯(PP),提高了PP/APP/DPER膨胀阻燃材料的阻燃性能。采用热失重分析(TG)研究了MMT对APP/PER及APP阻燃剂体系热降解行为的影响;采用X射线光电子能谱(XPS)研究了MMT与APP之间热降解过程中的成炭化学作用。结果表明,添加MMT后,APP/DPER、APP在800℃的残余量分别提高12.3%和14.5%,其贡献以MMT与APP间的相互作用为主;MMT与APP发生成炭化学反应,生成Si-O-P键,增加了APP高温分解稳定性。     

聚硼硅氧烷与有机磷酸酯阻燃剂复配协同阻燃聚碳酸酯

将聚硼硅氧烷(PB)阻燃剂分别与三种有机磷酸酯(OPP)阻燃剂进行复配, 并将此复合阻燃剂添加到聚碳酸酯(PC)中制备了阻燃PC材料(FR-PC)。采用极限氧指数(LOI)和锥形量热分析研究了PB对OPP/PC体系的协同阻燃作用。结果表明: 阻燃剂总质量分数为5%时, 添加质量分数1.25%以上的PB可以提高OPP/PC体系的LOI; PB阻燃剂具有促进成炭的作用, 可使OPP/PC复合体系在燃烧过程中释放的烟、热以及CO有不同程度的降低, 燃烧过程趋于平缓, 尤其使体系的烟释放量显著降低, 三种OPP/PC阻燃体系的总烟释放量下降31.8%~51.0%, 大大降低了火灾的危害性; 添加适量PB能够提高OPP/PC体系的拉伸强度、弯曲强度及维卡软化点温度, 并且使PC复合阻燃材料的透光率有所提高, 保持了PC良好的透明性。     

纳米复合物阻燃剂

Kabelwerk Eupen公司将为电缆工业提供基于纳米复合材料的阻燃剂复合物。公司认为，纳米复合材料只需要少量的改性层状硅酸盐作为阻燃剂，阻燃机理与燃烧过程中改善炭形成有关。该炭使底层聚合物和热隔离，抑制燃烧过程中挥发物的形成和逸出。     

三聚氰胺聚磷酸盐/次磷酸铝对高密度纤维板阻燃和力学性能的影响

本工作采用人造板热压工艺技术,将三聚氰胺聚磷酸盐( MPP)和次磷酸铝( AHP)作为阻燃剂引入高密度纤维板( HDF)中,制备MPP/AHP-HDF复合材料.采用弯曲强度、冲击强度、极限氧指数(LOI)、锥形量热仪等来评价阻燃剂对复合材料性能的影响.研究结果表明:随着阻燃剂添加量的增加,复合材料的弯曲强度、冲击强度明显下降,通过复合材料断面形貌可以看出阻燃剂与基体间界面粘接较差,界面应力传递效率低,故而阻燃剂的引入导致复合材料力学性能下降.随着阻燃剂添加量的增加,复合材料的LOI逐步增大,当阻燃剂添加量达到15%时,复合材料的LOI达到40% ,而热释放速率峰值和总的热释放量呈下降趋势,这是因为MPP和AHP在燃烧过程中可以有效促进裂解产物成炭,而且MPP还产生很多不燃气体,进而稀释了可燃性气体的浓度,从而提高复合材料的阻燃性能.