新型磷氮型阻燃剂的制备及其阻燃聚氨酯泡沫塑料

以三（2-羟乙基）异氰尿酸酯（THEIC）和苯氧基磷酰二氯（PDCP）为主要原料,合成了一种新型磷氮型阻燃剂（PNFR）,借助FTIR、核磁共振光谱（1H-NMR、31P-NMR）对其结构与组成进行了表征。将PNFR与聚磷酸铵（APP）复配用于制备聚磷酸铵-新型磷氮型阻燃剂阻燃聚氨酯泡沫（APP-PNFR/PUF）复合材料,通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧测试、锥形量热和热失重分析对APP-PNFR/PUF复合材料的阻燃性能和热性能进行了研究。结果表明:成功获得了PNFR;此外,PNFR的TGA表明PNFR在N₂气氛下的初始分解温度为249℃,800℃时的残炭量可达33.7%,其具有较高的热稳定性能。APP-PNFR的加入能有效改善PUF的阻燃性能,且当PNFR的添加量与组合聚醚的质量比为7.5%时,可获得综合性能较好的阻燃PUF材料,其中LOI从19%提高至24%,UL-94垂直燃烧等级达到V-0级,热释放速率峰值从110.6 kW/m2降低到94.5 kW/m2;同时,APP-PNFR/PUF3在N₂气氛下的初始分解温度提高了6℃,最大分解速率降低了16.3%,800℃时的残炭量可达33.5%。PNFR的加入不会削弱PUF的物理力学性能。      

PUF、PP和PS阻燃复合塑料研究现状和发展趋势

塑料阻燃复合材料的发展对于扩大塑料应用范围具有重要意义。聚氨酯泡沫(PUF)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)作为典型通用塑料，被应用于众多领域。然而，这三种塑料的内在结构和自身性质使其表现出热稳定性差、易燃烧和燃烧释放CO等毒气的特性，严重危害生命和财产安全，从而限制了它们的使用范围。添加阻燃剂改性而形成复合塑料是目前改善塑料阻燃性能的常用方法。本文分析了阻燃塑料的性能表征和原理，同时基于近年来的研究工作，回顾了典型PUF、PP和PS阻燃复合塑料的研究现状，探讨了阻燃剂组织及其对阻燃性能的影响，并总结了阻燃剂的制备技术。此外，结合塑料的阻燃应用需求和碳减排背景，梳理了其发展方向和前景。     

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。     

三嗪阻燃剂的合成及阻燃ABS研究

合成了一种含溴、氮的三嗪阻燃剂——2，4，6-三（2，4，6-三溴苯氧基）-1，3，5-三嗪，利用FTLR、NMR和TG对其结构和热分解行为进行了表征，研究了在三氧化锑协效剂的存在下，本阻燃剂和十溴二苯醚对ABS阻燃和力学性能的影响。结果表明，该三嗪阻燃剂的合成产率为99．4％，具有优良的热稳定性，用其阻燃的ABS的阻燃性能和力学性能都优于十溴二苯醚。在该阻燃体系中，低的Sb／Br比有利于提高ABS的阻燃性，氮、溴表现出协同阻燃作用。     

哌嗪改性木质素/磷酸铝双重包覆红磷的制备与阻燃性能

以哌嗪改性木质素(LP)和磷酸铝为囊材,制备了具有多层次阻燃性能的无卤微胶囊化红磷阻燃剂,并用于改善丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂的阻燃性能。利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、红外光谱和热重分析等测试手段对阻燃剂的形貌和结构进行了表征,研究了阻燃剂添加量对ABS阻燃性能的影响。结果表明,红磷被LP和磷酸铝严密包覆;添加25%阻燃剂的ABS复合材料燃烧后可形成致密、厚实的残炭层,阻燃级可达到UL94 V-0等级,极限氧指数达到26.1%。与未添加阻燃剂ABS树脂相比,热释放速率峰值降低了63.1%,总烟雾释放量降低了25.8%。     

新型高效膨胀阻燃炭化剂的研究

本文合成并用红外、元素分析等手段表生了两种新的含氟大分子化合物Ａ、Ｂ，用作聚丙烯（ＰＰ）膨胀阻燃剂ＰＰＮ的炭化剂，研究了Ａ、Ｂ的热稳定性、ＰＰＮ与Ａ、Ｂ添加比例、ＰＰＮ／Ａ（Ｂ）的添加量对阻燃性能的影响，并用扫描电镜（ＳＥＭ）研究了用该阻燃剂处理过的ＰＰ燃烧形成的炭层结构。研究结果表明合成的炭化剂Ａ（Ｂ）：ＰＰＮ９＝２：１３时阻燃效果最好，和ＰＰＮ９结合，对ＰＰ上有极佳的阻燃性能。     

膨胀阻燃天然橡胶的阻燃性能热稳定性燃烧行为及阻燃机理

分别以聚磷酸铵/季戊四醇（IFR）和可膨胀石墨（EG）为阻燃剂制备了阻燃天然橡胶（FRNR）,对比研究了2种膨胀阻燃剂对天然橡胶阻燃性能、力学性能、热稳定性、燃烧性能的影响,并探究了造成阻燃性能差异的机理。结果表明,EG在天然橡胶中表现出更佳的阻燃效果,添加40%（质量分数）IFR的FRNR的LOI值为26.2,UL-94为Ⅴ-0级;而添加20%（质量分数）EG后,FRNR的LOI值已达到28.4,UL-94为Ⅴ-0级;IFR和EG的添加会严重恶化天然橡胶的力学性能;锥形量热的测试结果表明,EG的添加能更有效降低天然橡胶的热释放速率、总热释放量和烟气生成量,添加20%EG的FRNR的主要燃烧性能参数已优于含40%IFR的FRNR,添加40%EG的FRNR的主要燃烧性参数大幅度改善,其中热释放速率峰值由795 kW/m²降低至211 kW/m²,600 s时的总热释放量和总生烟量由116.3 MJ/m²和46.7 m²下降到35.6 MJ/m²和2.6 m²...     

纤维素改性环氧酚醛树脂与环氧酚醛树脂的阻燃性

用热塑性环氧酚醛树脂与纸泥制备纸泥/环氧酚醛复合材料,将含卤素的阻燃剂三-2-氯乙基膦酸盐和无机阻燃剂(如氢氧化铝)加入到环氧酚醛树脂和纸泥/环氧酚醛聚合物中,用UL-94等级燃烧测试法测定体系的燃烧等级;用热重分析仪和差示扫描量热仪对复合材料进行热分析,研究两体系的阻燃性。结果表明,含磷型阻燃剂和无机阻燃剂对环氧酚醛树脂有阻燃作用,但只有卤化和磷酸化的阻燃剂能增强纸泥/环氧酚醛复合材料的阻燃性,原因是环氧酚醛树脂材料和纸泥/环氧酚醛复合材料的阻燃性取决于本身的热容和热分解行为。     

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。     

多重复配无卤阻燃聚甲醛复合物的制备与性能研究

通过垂直燃烧试验和极限氧指数法,对比了不同种类的氮-磷复配阻燃剂体系对聚甲醛(POM)阻燃性能的影响。采用傅里叶红外光谱仪和扫描电子显微镜对其燃烧后的残炭进行表征,考察了阻燃剂含量对POM力学性能及冲击断裂面形貌的影响。采用热失重分析仪(TGA)分析了阻燃POM的热分解过程。实验结果表明,本研究所采用的各个氮-磷复配阻燃剂体系均能使POM的阻燃性能达到FV-1级,其中聚磷酸铵/三聚氰胺氰脲酸酯/季戊四醇双磷酸酯蜜胺盐三元复配体系可使POM的阻燃性能达到FV-0级,极限氧指数高达54%(体积分数);TGA曲线显示阻燃POM的分解过程为二步分解,阻燃剂在POM未分解之前首先分解,形成炭层从而发挥阻燃的效果。     

阻燃聚丙烯的研究

分别采用氢氧化镁（Mg（OH）2），氮-磷阻燃剂（PNPlD）、十溴二苯乙烷（DBDPE）与三氧化二锑（Sb2O3）复合作为阻燃剂，蒙脱土（MMT）作为阻燃剂的协效剂，对PP进行阻燃改性。研究了PNPlD、DBDPE分别与Sb2O3和MMT的协同效应，复合阻燃剂对PP燃烧性能、热稳定性能和力学性能的影响。研究结果表明，Mg（OH）2的阻燃效果不佳；而当PNPlD／Sb2O3和DBDPE／Sb2O3含量分别为32phr和30phr，MMT含量为3phr时，PP／PNPlD／Sb2O3／MMT，PP／DBDPE／Sb2O3／MMT体系垂直燃烧性能达到FV-0级，但体系综合力学性能有所下降。     

一步沉淀法合成片状纳米硼酸锌及其性能表征

向聚苯乙烯材料中添加阻燃剂可提高其阻燃性能．本文提出了一步沉淀合成片状纳米硼酸锌阻燃剂的新方法．采用Na284O7·10H2O和Zn（N03）2·6H2O为原料,通过一步沉淀法合成了片状纳米4ZnO·B2O3·H2O,并通过X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、傅里叶红外光谱仪（FT—IR）和热重一差热分析（TG—DTA）对不同反应条件下合成产物的物相和形貌进行了表征．结果表明,反应时间是影响合成的重要因素;＇-3Na2B4O7·10H2O和Zn（NO3）2·6H2O的摩尔比为1：2、反应温度为70℃、反应时间为8h时,合成的纳米4ZnO·B2O3·H2O呈片状,直径为50～100nm,性能最优．将片状纳米4ZnO·B2O3·H2O添加到聚苯乙烯中,考察其阻燃性能．实验结果表明：与以相同方式添加到聚苯乙烯的商业化纳米2ZnO·382O3·3．5H2O相比,片状纳米4ZnO·B2O3·H2O的加入显著提高了燃烧后碳残量,说明用本文方法合成的片状纳米硼酸锌具有良好的阻燃性能．     

硅铝镁复配阻燃剂改性混合纤维发泡材料

探究改善混合纤维发泡材料阻燃性能的复配阻燃剂的制备工艺.以水玻璃、硫酸镁、硫酸铝为阻燃剂配方,设计正交试验制备试样,对改性材料燃烧性能如氧指数LOI、残炭率进行测试并分析,筛选出具有优良阻燃效果的阻燃剂配方。利用EDS分析元素分布,阻燃溶剂总量180mL,n(Al)/n(Mg)/n(SiO2)=1∶0.5∶0.5,阻燃剂添加方式为分开添加,且镁盐铝盐先于硅酸盐加入,采用内添法,以此工艺制备的改性混合植物纤维发泡材料阻燃性能最佳.其中,阻燃剂的添加方式是影响实验试样燃烧性能最主要的因素,其次是复配成分浓度比例和阻燃剂添加量。结果表明,该配方改性试剂内添至作者研制的混合生物质纤维发泡材料中,试样的极限LOI值达35.3%,材料的燃烧等级可至"难燃",阻燃性能得到明显改善,优于其他学者所做实验。     

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。     

一种具有良好抑烟性能的磷杂菲阻燃剂在环氧树脂中的应用研究

本工作通过两步反应合成了一种磷杂菲类高效阻燃剂10-(2,5-二羟基二苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS-NQ),并将其用于环氧树脂(EP)的阻燃改性,探究了阻燃改性对EP材料阻燃性能、热性能及力学性能的影响.采用红外光谱(FTIR)和核磁共振确定了阻燃剂DOPS-NQ的结构,并通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热失重(TG)、锥形量热(CONE)测试了阻燃EP复合材料的阻燃性能和热性能.结果表明,在阻燃剂添加量较少的情况下,DOPS-NQ与聚磷酸铵(APP)复配时能够有效地抑制热量及烟气的释放,增大EP复合材料的LOI及残炭量.其中,当DOPS-NQ/APP的添加量为20％时,阻燃EP复合材料的LOI值增大到32.8％,锥形量热测试表明TSP和SPR分别减小了92％和91％,pHRR、THR、CO的释放量分别下降了81.6％、67.1％、93.3％,残炭量增加了46.5％,同时DOPS-NQ的加入也有助于提升EP复合材料的力学性能.     

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。     

DOPS/TPT复配阻燃环氧树脂的性能

单一的磷杂菲或三嗪类阻燃剂的阻燃效果有限,为了提高阻燃剂在环氧树脂（EP）中的阻燃效率,将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS）与2,4,6-三苯氧基-1,3,5-三嗪（TPT）复配应用于EP中,通过协同阻燃作用来提高EP的阻燃性能,以期获得优异的阻燃效果。文中将DOPS与TPT进行复配,采用熔融共混法制备了阻燃EP复合材料。通过热重分析、垂直燃烧、极限氧指数、锥形量热和力学性能测试研究了复合阻燃剂DOPS/TPT对阻燃EP复合材料的热稳定性、阻燃性能及力学性能的影响,并采用扫描电镜、热重-红外光谱联用分析了材料的残炭形貌和热解气体,探究了其阻燃机理。结果表明,当阻燃剂的总添加量为9%,DOPS在复合阻燃剂DOPS/TPT中的质量分数为8%时,复合材料EP/DOPS/TPT的LOI值为30.5%,达到UL-94 V-0级,而且其平均热释放速率（av-HRR）、总热释放量（THR）值最低,其阻燃性能、成炭性能和力学性能均优于单独添加DOPS或TPT。从阻燃机理看,2种阻燃剂在气相和凝聚相发挥了协效阻燃作用,弥补了单一阻燃剂的不足,能够进一步提高阻燃效果。     

新型含卤磷-膦酸酯阻燃剂的合成与表征

三氯化磷和乙二醇反应合成了2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(DOPP)中间体,以DOPP、环氧乙烷、丙酮及氯气等为原料合成了O,O’-二(2-氯乙基),O’’-[2-双(2-氯乙氧基)磷酰基]丙基磷酸酯(DCEPP)。分别以液溴代替氯气、环氧氯丙烷代替环氧乙烷还合成了DCEPP的两个衍生物——含卤的磷-膦酸酯阻燃剂,所有化合物均经元素分析、FT-IR及1HNMR确证。     

氯氧镁水泥对不饱和树脂的阻燃性能与阻燃机理研究

采用极限氧指数法、热重分析和烟密度测试法研究了氯氧镁水泥在不饱和树脂（UP）中的阻燃作用和阻燃机理。研究表明经偶联剂处理后的氯氧镁水泥对UP具有良好的阻燃抑烟效果，并通过增加UP在高温下的热稳定性和降低热失重速率等机理发挥阻燃作用：氯氧镁水泥含量在40％内对UP的力学性能影响较小，是一种新型的无机添加型阻燃剂。     

木质素-木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备及阻燃性能

将生物质可再生资源木质素（Lig）和一种P-N-B系阻燃剂单独或复配使用添加到木粉/高密度聚乙烯（WF/HDPE）混合物中,通过挤出成型的方式制备Lig-WF/HDPE复合材料,探究了Lig对阻燃型Lig-WF/HDPE复合材料阻燃性能的影响。锥形量热仪测试结果表明,Lig的加入能有效降低Lig-WF/HDPE复合材料的热释放速率,提高残余物质量。Lig添加量为15wt%时Lig-WF/HDPE复合材料的阻燃效果最佳,但发烟量较大。Lig与P-N-B系阻燃剂复配使用可使（P-N-B）-Lig-WF/HDPE复合材料的发烟量明显降低,阻燃性能进一步提高。Lig添加量为5wt%、P-N-B系阻燃剂添加量为10wt%时,（P-N-B）-Lig-WF/HDPE复合材料的极限氧指数从未添加阻燃剂WF/HDPE复合材料的24.3提高到27.3,且力学性能较两种阻燃剂单独使用时有提升。