DMMP、TCPP与EG对硬质聚氨酯泡沫阻燃协同效应及机理探讨

利用氧指数仪、锥形量热仪、热重分析仪研究了甲基膦酸二甲酯(DMMP)、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯(TCPP)与可膨胀石墨(EG)复配对硬质聚氨酯泡沫的氧指数、燃烧热释放速率、热释放量、生烟速率、生烟量、热稳定性等性能的影响。结果表明,DMMP、TCPP和EG具有协同阻燃作用,EG与DMMP/TCPP质量比为15∶15时阻燃效率最高,其中DMMP与TCPP质量比为12∶8。利用扫描电镜和X-射线光电子能谱仪从形貌与结构上对阻燃剂的作用机理进行分析,发现EG与DMMP/TCPP在燃烧后,可以共同形成致密稳定的炭层,阻止泡沫进一步燃烧,从而达到协同阻燃的目的。     

硼酸锌与蒙脱土对阻燃聚氨酯硬泡抑烟作用的比较

比较了硼酸锌(ZB)与蒙脱土(MMT)在添加了磷酸三(β-氯异丙基)酯(TCPP)和可膨胀石墨(EG)的硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)中的阻燃、抑烟、抑制热释放及CO释放量的差异,使用氧指数、建材烟密度和锥形量热分析进行了表征。研究表明,在RPUF/EG/TCPP体系中,ZB更有利于降低材料的产烟量和热释放速率,而MMT更有利于降低材料的CO释放量。     

氧化亚铜/三氧化钼对RPUF阻燃抑烟性能的影响

比较了氧化亚铜(Cu_2O)与三氧化钼(MoO_3)填充可膨胀石墨(EG)/甲基磷酸二甲酯(DMMP)阻燃的硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)氧指数(LOI)、烟密度(SDR)、热释放速率(HRR)和残炭率等的差异,并对其力学性能、阻燃性、燃烧性能及炭层形貌等进行了研究。结果表明,抑烟剂的添加使比压缩强度先增加后降低,但对比冲击强度和氧指数的提高收效甚少。抑烟剂添加量为10份时效果最优,6份时抑烟效率最高,MoO_3的抑烟效果优于Cu_2O。添加抑烟剂显著降低了产烟量,提高了残炭率,对热释放速率和总热释放量(THR)的降低影响较小。抑烟剂的添加促进了成炭效应,炭层结构越致密,残炭率越高,单位质量烟密度等级(SDRpm)越小。     

DEEP/UC阻燃聚氨酯保温材料燃烧特性研究

以乙基膦酸二甲酯(DEEP)与尿素(UC)复配阻燃剂,采用一步合成法制备了硬质聚氨酯泡沫(RPUF)复合材料,利用锥形量热仪以及氧指数仪、热分析仪、万能材料试验机研究了DEEP与UC复配阻燃剂对聚氨酯保温材料的点燃时间(TTI)、燃烧释放速率(HRR)、总烟释放量(TSP)以及氧指数(LOI)、力学性能等性能指标的影响。结果表明:DEEP与UC为10∶30复配时,TTI、HRR、烟释放速率(SPR)等指标最小,阻燃效果最佳,压缩强度最大,DEEP与UC具有最佳的协同效应;DEEP与UC为30∶10复配时,LOI最高;DEEP与UC复配并不能提高RPUF的热稳定性,但复合材料的含碳量却有所提高。     

HHPCP与DMMP复配阻燃聚氨酯硬泡的研究

以六(对羟甲基苯氧基)环三磷腈(HHPCP)与甲基磷酸二甲酯(DMMP)组成复配阻燃剂制备了阻燃聚氨酯硬泡。利用FT-IR研究了HHPCP与多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)的交联反应,通过扫描电子显微镜、极限氧指数测试仪、热重分析仪以及微型量热仪研究了HHPCP/DMMP不同配比对聚氨酯硬泡的阻燃性能和热性能的影响。结果表明,当在50份聚醚多元醇中加入阻燃剂HHPCP与DMMP各10份时,阻燃聚氨酯硬泡的氧指数、抗压强度、密度达到最优,氧指数为24.5%,且总释放热由21.6 k J/g降低到16.9 k J/g。     

碳纤维/环氧复合材料燃烧及产烟特性研究

使用锥形量热仪对T700碳纤维/环氧复合材料、泡沫芯材及T700碳纤维/环氧-泡沫夹芯板进行火灾模拟,并收集平均点燃时间、热释放速率、释烟速率及总烟释放量等试验数据。将三种材料在相同辐射强度50 kW/m~2(796℃)下进行燃烧,同时分析泡沫芯材对T700碳纤维/环氧-泡沫夹芯板的燃烧及产烟影响,包括计算毒性气体生成速率指数(ToxPI_(10 min))以及发烟指数(TSPI_(8 min))等参数,再对试验数据变化及产生物质进行深入分析。研究结果表明:泡沫芯材对T700碳纤维/环氧-泡沫夹芯板的点燃时间没有影响,但会提升T700碳纤维/环氧复合材料的热释放速率峰值(pkHRR)、总热释放量、总产烟量以及加剧生成烟气的毒性。这主要是由于泡沫芯材参与材料中环氧的热解以及成炭环节所致。     

透明阻燃PMMA复合材料性能研究

本篇文章研究甲基膦酸二甲酯、磷酸三(2-氯丙基)酯、三苯基磷酸酯三种磷系阻燃剂对PMMA性能的影响.通过本体聚合,分别制备了三种阻燃PMMA复合材料,以氧指数和垂直燃烧对阻燃性进行表征,通过耐热性、物理性能系统地研究了三种磷系阻燃剂对PMMA材料性能的影响.研究结果表明甲基膦酸二甲酯对PMMA阻燃性最优,30wt％DM...     

磷/溴单分子阻燃硬质聚氨酯泡沫复合材料制备及阻燃性能

将磷/溴单分子阻燃剂1,3,5-三(5,5-二溴甲基-1,3-二氧杂己内磷酰氧基)苯(FR)作用于硬质聚氨酯泡沫,制备出阻燃复合材料(FR/RPUF),利用极限氧指数、水平燃烧、锥形量热研究FR对硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能及火灾燃烧性能的影响。结果发现:当FR添加量为15%时,阻燃聚氨酯泡沫的LOI达到24.1%,水平燃烧达到HF-1级,热释放速率平均值、热释放速率峰值、有效燃烧热及一氧化碳平均释放量分别降低78.7%、78.4%、57.1%和32.2%,硬质聚氨酯泡沫材料火灾危险性大幅度降低。     

PP/APP/磷系阻燃剂FR复合材料的燃烧性能研究

将新型磷系阻燃剂1,3,5-三(5,5-二甲基-1,3-二氧杂环己内磷酸基)苯(FR)、无规聚丙烯(APP)加入聚丙烯(PP)中制备了 PP/APP/FR 复合材料,采用极限氧指数测定、垂直燃烧实验(UL94)、锥形量热分析对复合材料燃烧性能进行了研究。结果表明,APP/FR 提高了 PP 复合材料的氧指数和垂直燃烧性能级别,延长了点燃时间,降低了热释放速率和燃烧烟气中的 CO、CO_2浓度,阻燃效果显著。当15%(质量分数,下同)FR 和10%APP 复配阻燃 PP 时,复合材料的氧指数达29.6%,UL94 V-0级。     

EG与BHAPE对RPUF燃烧及成炭作用的影响

制备了可膨胀石墨(EG)和N,N-[双(2-羟乙基)氨甲基]磷酸二乙酯(BHAPE)单独添加及复配使用阻燃的硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF),通过万能拉伸试验机、组合冲击试验机、氧指数仪、综合热分析仪、锥形量热仪和扫描电镜(SEM)等测试,对力学性能、阻燃性、热稳定性、燃烧性能及炭层形貌等进行了分析。结果表明,BHAPE的添加能够改善RPUF的比冲击强度,减少EG对体系力学性能的损害;氧指数(LOI)的实际值明显高于计算值,复配组分的LOI由20.3%提高到29.2%,EG/BHAPE具有显著的协同效应;EG/BHAPE复配使阻燃体系的初始分解温度、最大热解速率、热释放速率、总热及总烟释放量降低,残炭率提高,燃烧后形成厚且致密的炭层。     

复配阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的影响

研究了甲基膦酸二甲酯(DMMP)、尿素(UC)、磷酸三乙酯(TEP)单独添加及复配使用对硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)阻燃性能的影响。结果表明,UC与DMMP及TEP复配是气相和凝聚相双相协同阻燃机理的复合阻燃剂;UC与DMMP,UC与TEP复配阻燃RPUF,可达到垂直燃烧分级V0级;UC／DMMP复配使用,UC和DMMP含量分别为15%和25%时,其阻燃RPUF的氧指数最高,为27.3%,阻燃性能优于UC／TEP复配阻燃RPUF;复配阻燃RPUF的压缩强度比单独填充UC体系高,呈现协同作用。     

含磷多元醇的合成及其阻燃改性PUR硬泡

利用甲基磷酸二甲酯(DMMP)与多元醇经酯交换反应制备了反应型含磷阻燃多元醇,研究了催化剂种类和用量及反应温度、时间等工艺参数对酯化反应转化率的影响,同时优化了工艺条件,合成的多元醇含磷量可达12%~15%。将合成的多元醇替代部分聚醚4110用于制备阻燃聚氨酯硬泡,采用极限氧指数法(LOI)对其阻燃性能进行了表征,并与普通聚氨酯硬泡进行了比较。研究结果表明,在添加少量的混合阻燃剂时,阻燃聚氨酯硬泡的LOI可达30%以上。     

典型添加型磷酸酯/可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫行为研究

对比了3种典型的添加型磷酸酯,亚磷酸二甲酯（DP）、甲基膦酸(5乙基2甲基2氧代1,3,2二氧磷杂环己5基)甲基甲基酯（EMD）和甲基膦酸二甲酯（DMMP）分别与可膨胀石墨（EG）复合阻燃硬质聚氨酯泡沫（RPUF）,研究了3种不同结构的磷酸酯对材料阻燃性能的影响。结果表明,在3种磷酸酯添加相同质量的情况下,添加DMMP和DP样品的极限氧指数明显高于添加EMD的,且添加DMMP样品的热释放速率峰值和热释放总量最低,在3种磷酸酯中具有最好的阻燃行为表现;DP由于在燃烧过程中发生氧化反应而加剧了体系放热从而降低了阻燃效果;EMD通过分解首先释放DMMP,但由于其磷含量偏低,因此阻燃效率低于DMMP;DMMP由于具有磷含量高、气相和凝聚相阻燃效率高等优点与EG配合产生了最佳的阻燃效果。     

苯酐聚酯多元醇聚氨酯硬泡的阻燃性研究

以国产苯酐聚酯多元醇为主要原料制备了组合聚醚,再与多异氰酸酯反应,制备了阻燃型聚氨酯硬质泡沫。讨论了苯酐聚酯多元醇、硅油及发泡剂等因素对泡沫阻燃性的影响。结果表明,该组合聚醚与多异氰酸酯反应,制得的阻燃型聚氨酯硬质泡沫,其氧指数在28以上,压缩强度为300kPa,达到了国家标准GB／T8624-1997中B2级氧指数的要求。     

复合板用聚氨酯硬泡的研制

以复配的组合多元醇、异氰酸酯、复合催化剂、发泡剂HCFC-141B与H2O、泡沫稳定剂、阴燃剂等为原料，制备了用于建筑隔热板材的聚氨酯硬质泡沫。研究了发泡剂、催化剂、阴燃剂等对发泡工艺和性能的影响。结果表明，以胺、锡类催化剂组成复合催化剂可使发泡工艺及泡沫的物理性能达到使用要求；用水和HCFC-141B组成复合发泡剂可实现优势互补；DMMP（甲基膦酸二甲酸）、TCEP（三氯乙基磷酸酯）与氢氧化铝或三聚氰胺并用作复配阴燃剂可降低阴燃剂的用量，且阴燃效果良好。     

阻燃型硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展

对硬质聚氨酯泡沫塑料燃烧机制、阻燃剂的阻燃原理以及硬泡常用阻燃剂进行了全面综述,并总结了阻燃硬质泡沫塑料待研究解决的相关技术问题,提出了相应的研究思路,最后阐述了硬质泡沫塑料阻燃发展前景。     

四元复合体系在硬质聚氨酯泡沫材料中的逐级释放阻燃行为研究

以甲基膦酸二甲酯（DMMP）、10-（2,5-二羟基甲苯）-10-氢-9-氧杂-10-磷酰杂菲-10-氧化物（DOPO-HQ）、可膨胀石墨（EG）和氢氧化铝（ATH）构建了四元阻燃复合体系,并通过热失重分析仪（TG）、锥形量热仪、极限氧指数分析仪等研究了其在硬质聚氨酯泡沫（RPUF）中的阻燃行为。结果表明,四元阻燃体系能够在较宽温度区间内发挥逐级释放的协同阻燃效应;DOPO-HQ能够与EG/DMMP/ATH三元阻燃体系形成加合阻燃效应,使得RPUF复合材料的极限氧指数（LOI）提升至30.8%;与采用EG/DMMP/ATH三元阻燃体系的RPUF复合材料相比,采用加入DOPO-HQ的四元阻燃体系的RPUF复合材料的热释放速率峰值（PHRR）、总热释放量（THR）、总烟释放量（TSR）均有所下降,残炭率得到了进一步提升,说明DOPO-HQ与EG/DMMP/ATH所构建的四元阻燃体系在成炭性方面具有协同效应;此外,通过扫描电子显微镜（SEM）对残炭进行表征,验证了四元阻燃体系在凝聚相中能够发挥优异的成炭阻隔效应,并能够在燃烧的初期、中期和末期发挥逐级释放阻燃效应。     

Bio-based rigid polyurethane foam composites reinforced with flame retardants: From synthesis to performance evaluation

The building and construction industry is under increasing pressure to make insulation materials greener, more sustainable, and less flammable. In this study, sugar beet pulp was liquified under the optimized liquefaction conditions and used as the source of bio-polyol (SBpol) in the production of bio-based rigid polyurethane foam (sPUF). In order to improve the flame retardancy, sPUF composites were prepared with the addition of flame retardants; expandable graphite (EG) and/or dimethyl methyl phosphonate (DMMP). The bio-polyol was used at a fixed ratio of 50 php in sPUF composites whereas the total ratio of flame retardants was fixed at 20 php. The effects of the ratio of EG and/or DMMP on the morphological, physicomechanical, thermal, and flame retardant properties of sPUF composites were evaluated. Although the thermal conductivity values of flame retardant added sPUF composites were increased in comparison to the petroleum-based foam, the compressive strength values were decreased as the amount of DMMP increased in the flame retardant formulation. Thermogravimetric analysis showed that the onset of decomposition of 20 php DMMP-containing sPUF composite decreased to 168.3°C. Although the limiting oxygen index (LOI) value of the petroleum-based PUF was as low as 19.7%, the LOI value of the sPUF/10E/10D foam increased to 24.9% (by about 26%). According to the cone calorimeter results, the peak heat release rate (pHRR) of sPUF was much higher than the petroleum-based foam. The incorporation of both DMMP and EG could further improve the flame retardant properties. The pHRR value of sPUF/10E/10D was 28.1% lower than that of sPUF. The results have shown that flame retardancy of sPUF composites could be improved by the addition of EG which acts in the condensed phase and DMMP, which acts mainly in the gas phase during burning. Flame retardant incorporated sPUF composites are considered as promising materials for use in insulation applications.     

Effects of expandable graphite and dimethyl methylphosphonate on mechanical,thermal, and flame‐retardant properties of flexible polyurethane foams

Expandable graphite (EG) and dimethyl methylphosphonate (DMMP) were added to polyurethane to form flame‐retardant high‐resilience flexible polyurethane foam (FPUF) in one‐step. The effects of EG and DMMP on cell morphology, mechanical properties, dynamic mechanical properties, thermal degradation, and flame‐retardant properties of FPUF were studied. The results indicated that adding proper amount EG or/and DMMP would not seriously damage cell morphology and mechanical properties. Dynamic mechanical analysis (DMA) demonstrated that there were two tan δ peaks attributed to soft and hard segment seperately and 15 pbw EG or/and 15 pbw DMMP could enhance damping property of FPUF. Thermogravimetric analysis–Fourier transform infrared spectroscopy (TGA–FTIR) results indicated that 15 pbw EG or 15 pbw DMMP could improve the thermal stability of the second degradation step but there were no synergistic effect between the two. DMMP made FPUF composites produce more toxic gases such as CO, however, EG displayed an opposite effect. Both EG and DMMP could effectively improve the flame retardant properties of FPUF, and there was synergistic effect between the two. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 130: 916‐926, 2013     

咪唑型离子液体对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响研究

研究了咪唑型离子液体阻燃硬质聚氨酯泡沫的可能性,分析了离子液体的种类、用量对硬质聚氨酯泡沫氧指数、水平燃烧速度、热分解性能的影响。结果表明,咪唑型离子液体对硬质聚氨酯泡沫有很好的阻燃效果,与1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)相比,1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF6)的阻燃效果较好,氧指数随着离子液体的添加量增加而增加,当添加[BMIM]PF6质量分数为25%(相对组合聚醚)时,阻燃效果最好,可使氧指数达到24.2,水平燃烧速度降低,具有很好的自熄性。通过热分析可以看出,添加[BMIM]PF6离子液体后可以提高热分解温度,分解残留物增加,放热量大大减小,可有效抑制硬质聚氨酯泡沬的分解,提高其热稳定性。