白炭黑改性膨胀阻燃剂对PP/POE燃烧及力学性能的影响

采用白炭(黑SiO2)作为协效阻燃剂,与膨胀阻燃(剂IFR)复配阻燃聚丙烯/乙烯-辛烯共聚物(PP/POE)复合材料,观察其用量对复合体系燃烧及力学性能的影响。结果表明:当SiO2/IFR/PP/POE为1/9/3.3/20时,体系的阻燃效果较好,垂直燃烧实验达到了UL 94 V-0级,拉伸强度提高很大,冲击强度略微降低,体系的综合性能最佳。     

有机硅改性环糊精在膨胀阻燃聚丙烯中协同作用的研究

以1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、烯丙基缩水甘油醚、β-环糊精(β-CD)为原料合成了一种新型有机硅改性环糊精(CDS)。红外光谱测试表明,环糊精接枝到硅氢加成反应制得的聚合物链端。利用热重分析、氧指数测试、垂直燃烧、扫描电镜分析等手段对比探讨聚丙烯(PP) /膨胀阻燃剂(IFR) /β-CD和PP/IFR/CDS复合材料热失重行为、阻燃性能、微观结构及力学性能。结果表明,IFR/CDS具有良好的协同阻燃作用,同时提高了材料的力学性能。当CDS含量为1.5 %（质量分数,下同）时,PP/IFR/CDS复合材料的极限氧指数为35.0 %, 垂直燃烧通过UL94 V-0测试,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别比PP/IFR/β-CD复合材料提高了8.6 %、16.8 %和70.7 %。     

PP-g-MAH增容膨胀阻燃聚丙烯体系的研究

利用熔融共混制备了聚丙烯/膨胀型阻燃剂/马来酸酐接枝聚丙烯(PP/IFR/PP-g-MAH)阻燃复合材料。通过极限氧指数、热重分析、扫描电子显微镜及力学性能测试研究了PP-g-MAH对阻燃复合材料的阻燃性、热稳定性、微观形貌及力学性能的影响。结果表明,PP-g-MAH作为相容剂,当添加5 %的PP-g-MAH时,复合材料的极限氧指数达到30 %, 垂直燃烧达到UL 94 V-0级;随着PP-g-MAH含量的增加,阻燃剂和基体PP之间的界面作用力提高,体系的拉伸强度和弯曲强度均有提升,冲击强度减小幅度不大;与未加PP-g-MAH的复合材料相比,添加相容剂的复合材料成炭率明显提高。     

磷-硅阻燃剂在膨胀型阻燃聚丙烯中的应用研究在

采用一种新型含磷硅高分子阻燃剂(EMPZR)与聚磷酸铵(APP)、多聚磷酸密胺(MPP）复配成膨胀型阻燃剂(IFR),并对聚丙烯(PP)进行阻燃。当APP/MPP/EMPZR质量比为15/10/15时,所制得的复合材料的氧指数达到33.0 %,垂直燃烧达到UL 94 V 0级;与纯PP相比,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度都没有下降;热失重分析表明,阻燃PP材料在600 ℃时的残炭量为21.14 %,成炭率显著提高;扫描电镜对残炭形貌的表征以及氧指数测试前后阻燃PP材料的红外图谱分析证实了EMPZR与APP、MPP在PP中有良好的协效阻燃作用。     

聚磷酸铵和三嗪成炭剂复合聚丙烯在水煮条件下的阻燃和力学性能

将乙二胺代三嗪成炭剂(ETCA)与聚磷酸铵(APP)复配,制备了两种不同质量分数的双组分膨胀型阻燃剂(IFR)阻燃的聚丙烯(PP)材料,分别为23%IFR/PP、27%IFR/PP。通过极限氧指数仪、UL94垂直燃烧仪、锥形量热仪、电子万能试验机和冲击试验机等分别研究了80℃热水处理7 d前后的阻燃聚丙烯复合材料的燃烧性能与力学性能。结果表明,复配膨胀型阻燃剂的加入使PP材料的阻燃性能提高,但力学性能下降;两组双组分阻燃试样23%IFR/PP、27%IFR/PP在80℃热水处理3 d能保持UL94 V-0级别,LOI分别达27.7%和29.0%,3 d之后阻燃级别降为无级别,但是7 d之后LOI值仍能达25.3%和27.0%;水煮之后,相比于未水煮阻燃试样,23%IFR/PP、27%IFR/PP的拉伸强度下降,但冲击强度增加。     

层状阻燃结构对PBT/IFR复合材料性能的影响

通过熔融共混和模压成型技术制备了聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)/膨胀型阻燃剂(IFR)共混和层状复合材料,其中层状复合材料为3层阻燃结构,内层为非阻燃层(纯PBT),内层外面两层为阻燃层(PBT/IFR)。通过UL94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)以及拉伸和冲击性能测试对比分析了两种复合材料的阻燃性能和力学性能。结果表明,与PBT/IFR共混复合材料相比,PBT/IFR层状复合材料的阻燃性能提高幅度更大,虽然低IFR含量下其力学性能低于共混复合材料,但随着IFR含量增加,力学性能下降幅度更小。当层状复合材料中的阻燃层/非阻燃层/阻燃层的厚度比为1.5 mm/1 mm/1.5 mm,即IFR质量分数为22.5%时,其拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度与相同IFR用量下的共混复合材料相当,而阻燃性能与IFR质量分数为30%的共混复合材料相当,其UL 94阻燃等级达到V–0级,LOI提高到24.4%。这表明,采用层状阻燃可控受限结构,可在较低的IFR用量下更好地提高PBT/IFR复合材料的阻燃性能,同时减缓了力学性能下降的幅度。     

膨胀型阻燃剂对PBT阻燃性能及力学性能的影响

通过熔融共混制备出了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/膨胀型阻燃剂(IFR)复合材料,采用UL 94垂直燃烧、极限氧指数测试(LOI)、扫描电子显微镜(SEM)、拉伸和冲击测试来表征其阻燃性能和力学性能;系统地研究了不同含量的IFR对PBT阻燃性能、力学性能的影响。实验结果表明,随着阻燃剂IFR含量的增加,PBT/IFR复合材料的阻燃性能逐渐提高,但其力学性能相应地下降。当阻燃剂质量分数为30%时,达到V-0级,综合性能最佳。     

膨胀型阻燃剂PEPA/MP阻燃聚丙烯的研究

用季戊四醇磷酸酯(PEPA)作成炭剂,与三聚氰胺磷酸盐(MP)和协效剂按一定比例复配成膨胀型阻燃剂(IFR),用于聚丙烯(PP)的阻燃。研究IFR含量对PP燃烧性能和力学性能的影响,结果表明:IFR添加量为23%时,阻燃PP的氧指数(LOI)为26.3%,阻燃等级达到UL94 V-0级。与PP相比,阻燃PP的拉伸强度、冲击强度降低,弯曲强度提高。采用差示扫描量热仪(DSC)、热失重(TG)、扫描电镜(SEM)等方法对阻燃PP的热性能、成炭性能等进行分析,结果表明:随IFR添加量增大,PP的结晶度增大,起始分解温度降低,高温成炭率提高。阻燃PP燃烧后形成表面致密,内部多孔的膨胀炭层结构。     

新型磷-氮系复配阻燃剂在聚丙烯中的应用

采用一种新型磷-氮系阻燃剂与聚磷酸铵(APP)复配成膨胀型阻燃剂,对聚丙烯(PP)进行阻燃改性。研究了阻燃PP的阻燃性能、热分解过程及力学性能。结果表明:当复配阻燃剂添加量为30%时,阻燃改性PP的氧指数和垂直燃烧等级分别达到32.3%和UL94 V-0级,拉伸强度为37.4 MPa,缺口冲击强度为39.5 kJ/m2,并且具有很好的热稳定性。     

磷-氮系膨胀阻燃剂对聚丙烯性能的影响

对阻燃聚丙烯（PP）进行了力学性能测试,利用差示扫描量热仪、热失重分析仪、锥形量热仪和体视显微镜对阻燃PP的各项性能进行了进一步的表征。结果表明,随着磷-氮阻燃剂（IFR-3）用量的增大,PP的拉伸强度和冲击强度先增大后减小;阻燃剂IFR-3能使PP的熔融温度和结晶温度均提高,同时也使PP的分解温度降低,残余物增大;随着阻燃剂IFR-3用量的增大,PP的极限氧指数不断增大;当阻燃剂IFR-3用量为30份时,厚度为3.2 mm的PP试样垂直燃烧性能达到UL 94 V-0级,当阻燃剂IFR-3用量为35份时,厚度为1.6 mm的PP试样达到UL 94 V-0级;阻燃剂IFR-3能够显著降低PP的热释放速率和生烟速率。     

含磷钛酸酯偶联剂改性膨胀型阻燃剂及其阻燃聚丙烯的研究

采用含磷钛酸酯偶联(剂PTCA)对由三聚氰胺焦磷酸(盐MPP)和季戊四(醇PER)复配组成的膨胀型阻燃(剂IFR)进行表面改性,并用其制备阻燃聚丙烯(PP)。研究了PTCA用量对PP/IFR共混物力学性能和阻燃性能的影响,并通过热重分析和扫描电镜对共混物进行了表征。结果表明:PTCA有效改善了IFR与PP基体的相容性,提高了PP/IFR共混物的力学性能及阻燃性能。当PTCA用量为1.0%时,共混物的拉伸强度和缺口冲击强度为27.3 MPa和3.2 kJ/m2,分别比未改性的PP/IFR提高了18.7%和6.7%;LOI从未改性PP/IFR的28.5%提高到31.5%,且通过UL94 V-0级;此外,共混物的热稳定性也明显提高,700℃时的残炭率由未改性PP/IFR的8.2%提高到12.1%。     

不同膨胀型阻燃剂改性聚丙烯/聚乳酸复合材料

用两种不同的膨胀型氮磷阻燃剂(IFR1和IFR2)阻燃改性聚丙烯(PP)/聚乳酸(PLA)复合材料。结果表明:两种阻燃剂在PP/PLA基体中都具有良好的分散性和界面粘合性。阻燃剂的加入降低了材料的力学性能,而含有25%阻燃剂的PP/PLA复合材料就能到达垂直燃烧试验(UL-94)的V0等级。燃烧过程中阻燃剂通过在材料表面形成致密的炭层来提高材料的阻燃性,其中IFR1对PP/PLA体系的阻燃改性效果更好。从力学性能和阻燃效果的双重考虑,质量含量25%的阻燃剂适合于PP/PLA材料的阻燃改性。     

不同聚合度成炭剂在膨胀阻燃聚丙烯中的应用研究

以三聚氯氰、乙胺、乙醇胺和乙二胺为原料,通过控制物料比合成了4种不同聚合度的成炭-发泡剂(CFA)。将合成的CFA与聚磷酸铵(APP)及纳米二氧化硅复配成膨胀阻燃剂并添加到聚丙烯(PP)中,制备阻燃PP材料。通过热重分析、氧指数、垂直燃烧和力学性能测试研究了材料的热稳定性、阻燃性能和力学性能。结果表明:随着CFA聚合度的增加,膨胀阻燃体系对PP材料的阻燃效率相应提高;阻燃剂的加入提高了PP材料的热稳定性,CFA聚合度的变化对阻燃PP材料的力学性能影响不大。当CFA的聚合度为40时,阻燃PP材料的阻燃性能和热稳定性能均达到最佳。     

不同芳基磷酸酯与膨胀型阻燃剂复配阻燃PP的研究

采用间苯二酚双(二苯基)磷酸酯(RDP)、双酚A双(二苯基)磷酸酯(BDP)、磷酸三甲苯酯(TCP)和异丙苯基磷酸酯(IPP)作为阻燃协效剂与膨胀型阻燃剂(IFR)复配阻燃聚丙烯(PP)。研究了芳基磷酸酯的种类对PP/IFR复合材料阻燃性能、热稳定性能和力学性能的影响,并通过热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)等对材料进行了表征。结果表明:芳基磷酸酯对PP/IFR复合材料具有一定的协同阻燃作用。当芳基磷酸酯用量为5.0%时,PP/IFR/TCP、PP/IFR/IPP、PP/IFR/RDP和PP/IFR/BDP复合材料的氧指数(OI)由PP/IFR的28.5%分别提高到29.5%、30.0%、30.5%和29.5%,垂直燃烧级别由UL 94V-1级提升至UL 94V-0级;同时,RDP和BDP可提高PP/IFR复合材料的热稳定性能,500℃时的残余率分别高达15.4%和12.9%。此外,RDP和BDP的加入有利于IFR粒子的分散,从而改善了材料的力学性能。     

PP/LGF复合材料的膨胀性阻燃与协效阻燃性能

采用膨胀型阻燃剂(IFR)及协效剂海泡石(SP)对长玻璃纤维增强聚丙烯(PP/LGF)复合材料进行阻燃,通过双螺杆挤出机制备了PP/LGF母粒,IFR母粒和SP母粒,然后将这3种母粒通过注塑机制备了PP/LGF/IFR/SP复合材料,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试、锥形量热仪、热重分析、扫描电子显微镜、力学性能测试等表征PP/LGF各阻燃复合体系的性能。结果表明,当IFR质量分数为22%时,PP/LGF/IFR阻燃复合材料的LOI为28.8%,且垂直燃烧等级达到V–0级;锥形量热仪测试结果表明加入IFR及SP后阻燃复合体系的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;SP质量分数为1%,IFR质量分数为21%的PP/LGF/IFR/SP阻燃复合材料LOI为29.6%,垂直燃烧等级达到V–0级,热释放速率峰值和总热释放量得到有效降低,热稳定性最好,且燃烧时产生致密的炭层覆盖于玻璃纤维表面,同时加入1%SP后复合材料的力学性能下降幅度相对较小。     

疏水膨胀型阻燃聚丙烯的制备及与La2O3的协效阻燃

采用四乙氧基硅烷（TEOS）作为改性修饰剂,分别对季戊四醇（PER）和聚磷酸铵（APP）进行表面改性,制备得到膨胀型阻燃剂（IFR）,对改性后的IFR进行了红外光谱及热失重分析等表征,确认了硅的引入;向改性阻燃剂中加入纳米氧化镧（La2O3）作为阻燃协效剂,然后与聚丙烯（PP）混合,制备了疏水性膨胀型阻燃PP;研究了改性前后复合阻燃剂对PP阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,改性后的阻燃体系表现出了较好的疏水性能,加入协效剂La2O3后,材料的阻燃性能和力学性能均较改性之前有所提高。     

Nickel-Aluminum Hydrotalcite for Improving Flame Retardancy and Smoke Suppression of Intumescent Flame Retardant Polypropylene: Preparation,Synergy, and Mechanism Study

Intumescent flame retardants (IFR) are widely used in the field of flame retardant polypropylene (PP), but their flame retardant efficiency and smoke suppression properties need to be further improved. Herein, a Ni-Al LDH (layered double hydroxide) is obtained successfully by coprecipitation and microwave hydrothermal technique and used as a synergist to improve the flame-retardant and smoke-suppression properties of triazine-based IFR. The results showed that IFR/Ni-Al LDH exhibited the best synergistic effect when the IFR is replaced by 5 wt% Ni-Al LDH. 17 wt% IFR/Ni-Al LDH enabled the PP composites to achieve UL-94 V-0 rating with a high LOI of 29.8%. Besides, the introduction of Ni-Al LDH effectively decreased the heat and smoke release of the PP/IFR composites due to its catalytic charring effect. This is mainly attributed that the introduction of metal ions in Ni-Al LDH effectively improved the strength and crosslinking degree of char layer and promoted the formation of a cohesive and dense char layer. The formed high-quality char layer effectively exerted the barrier effect in condensed phase. Therefore, the PP/IFR/Ni-Al LDH composites exhibited excellent flame-retardant and smoke-suppression performance. This investigation provided a facile way to prepare environment-friendly and high-performance flame retardant PP composites with wide application prospects.     

EG与IFR复合阻燃EVA的动态燃烧性能和协同效应

将可膨胀石墨(EG)与P-N膨胀阻燃剂(IFR)复合阻燃EVA树脂,通过氧指数(OI)、垂直燃烧测试(UL94)、锥形量热仪(CONE)研究了EG与IFR复合阻燃EVA的协同效应。结果表明:阻燃剂总添加量为30 phr,随着其中EG含量的增加,OI呈先增加后下降趋势,确定EG:IFR=1:1为最佳配比,OI达到36.6%,UL94为V-0级;EG与IFR复合阻燃EVA,热释放速率曲线呈现"前单峰型",为凝聚相阻燃机理;燃烧后形成的炭层结构较致密,表现出一定的协同作用。     

酸式磷酸二辛酯的合成及其在膨胀型阻燃聚丙烯中的偶联作用

以三氯氧磷、异辛醇为原料合成的酸式磷酸二辛酯是一种含磷阻燃偶联剂 ,作者研究了其对膨胀型阻燃剂 (IFR) /聚丙烯 (PP)共混材料的偶联作用。力学性能、阻燃性能测试和SEM结果表明 :酸式磷酸二辛酯是体系有效的偶联剂 ,在不损害原有阻燃性能的条件下 ,提高了共混材料的力学性能 ,明显改善共混体系的形貌结构 ,是一种可选的阻燃偶联剂。经酸式磷酸二辛酯偶联的IFR/PP拉伸强度、抗冲击强度和水平燃烧性能分别为 2 5 4MPa、4 0 2kJ·m-2 和GB 2 40 8—80II- 0 5mm ,离火 36s自熄 ,未加偶联剂的对应值为 2 2 5 7MPa、3 2 7kJ·m-2 和GB 2 40 8— 80II- 1mm ,离火 39s自熄。