膨胀型阻燃聚乙烯MWNT复合材料的阻燃性及燃烧性能研究

利用本实验室最近合成的两种新型阻燃剂（SPS和PTEN）与聚磷酸铵㈣及碳纳米管（MWNT）复配，并应用于低密度聚乙烯（LDPE），得到膨胀型阻燃LDPE／MWNT复合材料。通过氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）、锥形量热试验（CONE）对膨胀型阻燃LDPE／MWNT复合材料的阻燃性能和燃烧性能进行了研究。结果表明，在该膨胀型阻燃体系中，IFR与MWNT之间存在明显的协效阻燃作用，并且大大降低了低密度聚乙烯的可燃性和热释放速率（H刚时，而且燃烧后的残炭量大大增加。实验的最佳配方可使LDPE的氧指数值达30．6，UL-94达V-0级。     

新型无卤膨胀阻燃聚丙烯的制备及阻燃性能

利用有机杂环磷酸酯1, 2, 3-三(5, 5-二甲基-1, 3-二氧杂环己内磷酸酯基)苯(FR)、聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺(MEL)制备新型无卤三源膨胀阻燃聚丙烯(IFR/PP)材料, 通过极限氧指数(LOI)、水平燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、锥形量热(cone)等方法研究了IFR对聚丙烯阻燃性能影响。结果表明: 当IFR总添加质量分数为30%(FR∶APP∶MEL质量比为4∶8∶3), 阻燃IFR/PP的LOI 达到36.2%, 其热释放速率峰值(pk-HRR)、热释放速率平均值(av-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)、比消光面积平均值(av-SEA)、质量损失速率平均值(av-MLR)及一氧化碳释放率平均值(av-CO)相对未阻燃PP分别降低75.9%、71.7%、76.4%、74.6%、58.3%和50.0%, 300 s时CO释放量接近0, 呈现出良好的阻燃、抑烟和抑毒性能; SEM研究表明, IFR催化PP在燃烧初期形成了致密、坚硬的优质炭层。     

无卤阻燃聚丙烯材料的非等温结晶行为

通过熔融挤出法制备了阻燃PP(FRPP)。通过X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)对材料非等温结晶性能进行了研究。结果表明,加入膨胀型阻燃剂(IFR)后,IFR诱导PP形成一定量β晶型;少量OMMT在基体中以剥离形式存在,使晶粒尺寸得到细化;在相同降温速率下,阻燃PP的t1/2小于PP;动力学速率参数Zc则大于PP;说明有机蒙脱土(OMMT)起到了成核剂的作用,促进PP结晶并形成一定量的微晶。Avrami指数n在2～4之间变化,可推知生长方式应为球状三维生长和片状二维生长并存。     

膨胀型阻燃聚丙烯/La2O3复合材料的阻燃性能及机理

采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配成膨胀型阻燃剂,氧化镧(La2O3)为阻燃协效剂,制备了阻燃性能良好的膨胀型阻燃聚丙烯复合材料(PP/IFR)。研究了La2O3用量对PP/IFR体系阻燃性能的影响及阻燃协同作用机理。结果表明,添加少量的La2O3可显著提高PP的阻燃性能;当La2O3质量分数为1%时,PP/IFR的氧指数高达31.0%。热重分析(TGA)、红外光谱(FT-IR)、激光拉曼光谱(LRS)分析和电子扫描显微镜(SEM)观测结果表明,添加La2O3能促进残炭转化为聚芳烃结构,形成更多的结晶碳,提高炭层的强度,并催化IFR的酯化交联反应,形成更多的P-O-P和P-O-C交联网络结构。     

膨胀型阻燃聚丙烯/La_2O_3复合材料的阻燃性能及机理EI北大核心CSCD

采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配成膨胀型阻燃剂,氧化镧(La2O3)为阻燃协效剂,制备了阻燃性能良好的膨胀型阻燃聚丙烯复合材料(PP/IFR)。研究了La2O3用量对PP/IFR体系阻燃性能的影响及阻燃协同作用机理。结果表明,添加少量的La2O3可显著提高PP的阻燃性能;当La2O3质量分数为1%时,PP/IFR的氧指数高达31.0%。热重分析(TGA)、红外光谱(FT-IR)、激光拉曼光谱(LRS)分析和电子扫描显微镜(SEM)观测结果表明,添加La2O3能促进残炭转化为聚芳烃结构,形成更多的结晶碳,提高炭层的强度,并催化IFR的酯化交联反应,形成更多的P-O-P和P-O-C交联网络结构。     

新型阻燃线性低密度聚乙烯材料的制备及其性能研究

针对目前阻燃聚乙烯材料使用过程中存在的阻燃性能不高以及耐水性差等问题,将一种双层包裹的聚磷酸铵(MCAPP)与三(2-羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)复配,结合紫外光交联的方法,制备新型无卤膨胀阻燃线性低密度聚乙烯复合材料(LLDPE)。利用傅里叶红外光谱、溶解度测试等对聚磷酸铵(APP)和MCAPP的结构和耐水性能进行表征。通过氧指数测试、热失重分析、扫描电镜等研究MCAPP与THEIC组成的膨胀阻燃剂(IFR)对LLDPE的阻燃性及热稳定性能的影响。结果表明:MCAPP被成功地制备,且相比未包裹的APP,MCAPP的水溶解性大幅降低,耐水性能提高。当质量分数为30%的IFR添加到LLDPE基体中,并经光强度为180W/m2的紫外光辐照交联后,此种新型LLDPE/MCAPP/THEIC阻燃体系具有比LLDPE/APP/THEIC体系更加优良的阻燃性能、耐水性能及热稳定性能。     

无机粉末掺杂对低密度聚乙烯中空间电荷分布及陷阱能级的影响

本文利用激光脉冲压力波法(PWP)研究了纯低密度聚乙烯(LDPE)材料以及掺杂一定量(重量百分比0.5%)四种无机粉末(TiO2、SiO2、BaTiO3、Al2O3)后的低密度聚乙烯(LDPE)材料在高电场持续作用下体内空间电荷的动态分布和等温衰减情况,并结合热刺激放电法(TSC)分析了掺杂前后材料中的陷阱分布状态,更好地了解空间电荷的行为特性.实验表明,掺杂无机粉末能够改变材料中的陷阱能级状态,从而改变空间电荷的动态分布和等温衰减特性.其中掺杂BaTiO3 粉末的低密度聚乙烯(LDPE)材料中产生了最深的陷阱,抑制了空间电荷的电极再注入和体内运输.     

RDP与APP/MC/PPO复配膨胀阻燃聚乙烯的研究

采用聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺氰脲酸盐(MC)和聚苯醚(PPO)复配制备膨胀阻燃剂(IFR),与阻燃协效剂间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)进行聚乙烯(PE)阻燃。借助氧指数、垂直燃烧测试,探讨IFR与阻燃协效剂RDP间的协效性,研究RDP不同添加量对IFR阻燃复合材料燃烧性能的影响,并对其力学性能进行测试。利用TG,DTG热分析技术对协效性进行验证。结果表明:RDP与IFR具有阻燃协效作用,RDP的协效性主要在热分解的第一阶段发挥作用,可催化APP提前分解,RDP的加入降低了热分解过程的热释放量,促进了多孔泡沫炭层的形成,并显著提高材料的残炭量;当RDP的添加量为5%(质量分数)时,氧指数(LOI)达到最大值31,并通过UL94V-0级。可见RDP与APP/MC/PPO阻燃剂复配可大幅提高PE的抗燃烧性能。     

异氰酸酯类成炭剂的合成及在无卤阻燃聚丙烯中的应用

以三(2-羟乙基)异氰脲酸酯与对苯二甲酸为原料,通过熔融聚合反应,在无溶剂条件下制备出异氰酸酯类化合物(TT1),采用核磁氢谱、红外光谱、元素分析对TT1结构进行表征,通过热重对TT1的热稳定性进行测定。将TT1与结晶II-型聚磷酸铵(APP-II)按照不同比例复配得到膨胀型阻燃剂(IFR),将IFR添加到聚丙烯(PP)中,得到PP/IFR阻燃复合物。通过氧指数、UL-94垂直燃烧、锥形量热测试对PP/IFR复合物的阻燃及燃烧性能进行评定,通过TG对其热稳定性进行研究,以扫描电镜观测阻燃复合物燃烧后生成的炭层微观结构。测试结果表明,TT1和APP存在协效作用,复配的膨胀阻燃剂IFR对PP具有优良的阻燃效果。当IFR添加量为25%(质量分数,下同)时,PP/IFR的氧指数达到32.3%,UL-94垂直燃烧达到V-0级(样条厚3.0mm),且阻燃复合材料燃烧中热释速率明显减缓。     

聚乙烯/有机蒙脱土纳米复合材料结晶动力学

采用熔融插层法制备了聚乙烯/有机蒙脱土纳米复合材料,利用示差扫描量热法(DSC)研究了复合材料的等温及非等温结晶行为,并与纯聚乙稀进行了比较.通过Avrami方程,修正Avrami方程的Jeziorny法及Ozawa法分别对等温及非等温结晶过程进行了处理.结果表明:蒙脱土片层在复合材料结晶过程中起到了异相成核作用,复合材料的成核机理与生长方式已不同于聚乙烯;在相同结晶条件下,复合材料的结晶速率明显比聚乙烯快;纯PE的表观活化能为142.14 kJ/mol,而复合材料为158.38 kJ/mol,复合材料的活化能有一定程度提高;对非等温结晶过程分析,Jeziorny方法适用,而Ozawa方法不适用.     

LLDPE/煤粉复合材料的非等温结晶动力学

利用差示扫描量热（DSC）研究线性低密度聚乙烯（LLDPE）和LLDPE/煤粉复合材料的非等温结晶行为,并用Jeziorny法和Mo法对所得的数据进行动力学分析,采用Kissinger法和Takhor法得到迁移活化能。结果表明,Jeziorny法和Mo法能够较好地处理非等温结晶过程。用Jeziorny法处理得到煤粉加入...     

淀粉对聚乙烯膨胀阻燃体系热降解和阻燃的影响

以淀粉作为膨胀阻燃体系中的成炭剂,取代或部分取代了膨胀型阻燃剂(IFR)中的季戊四醇(PER),研究了淀粉对膨胀阻燃剂及其与线性低密度聚乙烯(LLDPE)膨胀体系的热降解行为(TGA)和阻燃性.研究表明,聚磷酸铵(APP)可明显地改变淀粉的热降解行为促进成炭;尽管淀粉可提高IFR的成炭量和膨胀体系的膨胀倍数,但它却在一定程度上降低了LLDPE的膨胀体系的阻燃性,也即是降低了极限氧指数(LOI)和提高了热释放速率峰值(pk-HRR),而用淀粉部分取代PER,对其阻燃性很小,可用淀粉部分取代PER作为膨胀体系中的成炭剂.     

茂金属聚乙烯(mPE-1)的非等温结晶行为

对茂金属聚乙烯(mPE-1)和传统的Ziegler-Natta聚乙烯(PE7042)的非等温结晶行为进行了研究.用DSC测试了两种聚乙烯的非等温结晶过程,采用Jeziorny法、莫志深法和Gupta法等对所得数据进行了分析.结果发现,mPE-1的结晶速率比PE7042低.在实验范围内,两种物料的非等温结晶动力学符合莫志深方程,并给出了动力学参数F(T)和a值.     

纳米蒙脱土/膨胀型阻燃剂协同阻燃线性低密度聚乙烯

以膨胀型阻燃剂(IFR)和自制的有机蒙脱土(OMMT)协同阻燃剂对线型低密度聚乙烯(LLDPE)进行阻燃改性,研究了阻燃剂和协同阻燃剂对LLDPE燃烧性能、力学性能的影响。运用极限氧指数(LOI)和热重分析(TGA)表征了LLDPE的阻燃性能,通过扫描电子显微镜(SEM)观察燃烧残余物的炭层形貌。结果表明,OMMT的加入增强了LLDPE/IFR体系的阻燃性能和力学性能,且在一定程度上解决了体系燃烧时的熔滴和浓烟现象;当IFR用量为30份,有机蒙脱土用量为2%时,体系的极限氧指数达到25.2%,燃烧残余物形成致密的炭层。     

复合金属氧化物对膨胀阻燃聚丙烯的协效作用

研究了复合金属氧化物(LDHO)对膨胀阻燃聚丙烯体系(PP/IFR)的协效作用。以层状复合氢氧化物(LDH)为前驱物通过焙烧法制备了2种LDHO,分别为镁铝LDHO(MgAl-LDHO)、镁铝铁LDHO(MgAlFe-LDHO),并通过X射线衍射对LDH和LDHO进行了表征,采用熔融共混法制备了PP/IFR/LDHO复合材料,通过极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、锥形量热等方法考察了复合材料的阻燃性能。结果表明,2种LDHO均可以提高PP/IFR体系的氧指数,并使最高热释放速率(PHRR)大幅度降低,其中MgAl-LDHO可使PHRR降低71%;热重分析表明,LDHO的加入提高了PP/IFR体系的分解温度及残炭在高温区的热稳定性,从而提高了体系热稳定性能。采用扫描电镜观察了残炭的形貌结构,发现添加LDHO后炭层更加致密、坚实,表明通过改善PP/IFR炭层的质量,LDHO起到了协效阻燃的作用。     

阻燃化改性海泡石纤维的制备及其结构与性能

采用具有高活性端基的膨胀型阻燃剂3, 9-二氯-2, 4, 8, 10-四氯代-3, 9-二磷螺环-3, 9-二氧-[5.5] -十一烷(SPDPC)-己二胺共聚物(PSPHD)对海泡石纤维(SEP)进行阻燃化接枝改性, 并对改性海泡石纤维(PSPHD-SEP)的结构及热性能进行了SEM、 TEM、 XPS、 FTIR、 XRD、 TGA 和DTG测试。采用熔融共混制备了SEP/LDPE(低密度聚乙烯)和PSPHD-SEP/LDPE复合材料。SEM和TEM显示, 接枝前后海泡石纤维表面形貌有明显变化。XPS、 FTIR和XRD分析表明, 阻燃齐聚物PSPHD通过与SEP表面羟基反应对其进行阻燃接枝改性, 这对SEP纤维的结构有一定影响, 但并未造成结构的根本破坏。TGA和DTG测试分析表明, 阻燃接枝改性改变了海泡石纤维的热分解历程, 证明在海泡石表面确实发生了接枝反应。当PSPHD-SEP的质量分数为5%时, PSPHD-SEP/LDPE复合材料的极限氧指数值(LOI)可达23。      

LLDPE/SEBS-g-MAH的非等温结晶动力学

利用差示扫描量热法结合Avrami方程研究了线性低密度聚乙烯(LLDPE)、LLDPE/SEBS及不同接枝率的LLDPE/SEBS-g-MAH的非等温结晶动力学。通过Gupta法、Jeziorny法和莫志深法分别对非等温结晶过程进行处理,结果显示,热塑性弹性体SEBS及其接枝物的加入阻碍了LLDPE分子链的规则排列,影响了链段在结晶扩散迁移规整排列的速度,使得结晶速率变慢,对LLDPE晶体生长起了抑制作用。但在所有结晶速率下,样品的Avrami指数n值均在1.1～1.5之间,说明LLDPE的结晶成核机理和生长方式没有改变。     

膨胀型阻燃剂PPM/PEPA对阻燃聚丙烯性能的影响

将季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐(PPM)和季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配成一种新型膨胀型阻燃剂(IFR),并用于聚丙烯(PP)的阻燃。研究了该膨胀型阻燃剂的组成和用量对PP燃烧性能、力学性能和热性能等的影响,结果表明,由PPM和PEPA组成的IFR对PP具有优异的阻燃效果;PPM与PEPA质量比为3∶2,添加量为23%时,阻燃PP的氧指数为26.5%,阻燃级别达到UL94V0级;与PP相比,阻燃PP的弯曲强度提高,拉伸强度和冲击强度降低,熔点、起始分解温度降低,残炭量提高。     

复合金属氧化物对膨胀阻燃聚丙烯的协效作用EI北大核心CSCD

研究了复合金属氧化物(LDHO)对膨胀阻燃聚丙烯体系(PP/IFR)的协效作用。以层状复合氢氧化物(LDH)为前驱物通过焙烧法制备了2种LDHO,分别为镁铝LDHO(MgAl-LDHO)、镁铝铁LDHO(MgAlFe-LDHO),并通过X射线衍射对LDH和LDHO进行了表征,采用熔融共混法制备了PP/IFR/LDHO复合材料,通过极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、锥形量热等方法考察了复合材料的阻燃性能。结果表明,2种LDHO均可以提高PP/IFR体系的氧指数,并使最高热释放速率(PHRR)大幅度降低,其中MgAl-LDHO可使PHRR降低71%;热重分析表明,LDHO的加入提高了PP/IFR体系的分解温度及残炭在高温区的热稳定性,从而提高了体系热稳定性能。采用扫描电镜观察了残炭的形貌结构,发现添加LDHO后炭层更加致密、坚实,表明通过改善PP/IFR炭层的质量,LDHO起到了协效阻燃的作用。     

三聚氰胺磷酸盐和季戊四醇在EVA中的阻燃研究

研究了三聚氰胺磷酸盐(M P)和季戊四醇(PER)作为膨胀型阻燃剂(IFR)在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)中的阻燃作用。采用氧指数法和垂直燃烧法研究了M P和PER不同配比对EVA阻燃效果的影响。实验结果表明,M P和PER的配比不同对体系的阻燃有很大影响。在M P和PER总添加量为50%时,M P/PER质量比为2∶1时显示出最好的阻燃效果,阻燃EVA体系氧指数最高,垂直燃烧达到V-0级。采用热分析研究了膨胀型阻燃EVA体系的热分解特性,以及采用激光拉曼光谱等手段对材料燃烧后形成的膨胀炭层进行了表征。