阻燃聚氨酯弹性体复合材料的制备及性能研究

以次磷酸铝（AHP）和三聚氰胺氰脲酸盐（MCA）为阻燃剂,采用熔融共混法制备了一系列阻燃聚氨酯弹性体复合材料（FR-TPU）,采用热失重分析、极限氧指数、UL 94 垂直燃烧测试、锥形量热测试、力学性能测试、扫描电子显微镜研究了FR-TPU复合材料的热稳定性、阻燃性能、燃烧性能、力学性能和炭渣形貌。结果表明,AHP与MCA复配可明显提高FR-TPU复合材料的热稳定性、成炭率和阻燃性能;TPU/AHP-MCA20的极限氧指数为30.5 %,并达到UL 94 V-0级,热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)分别下降至436 kW/m2和55.5 MJ/m2,拉伸强度和断裂伸长率分别为25.45 MPa和588.3 %;AHP与MCA复配可明显提高TPU/AHP-MCA20炭渣的致密性,从而有效抑制燃烧区域物质及能量交换,提高复合材料的火灾安全性。     

无卤阻燃低密度聚乙烯复合材料的流变性能

采用熔融共混法制备了无卤阻燃低密度聚乙烯(LDPE/FR)复合材料。通过极限氧指数仪和毛细管流变仪等考察了LDPE/FR复合材料的阻燃性能和流变性能。结果表明:随着阻燃剂添加量的增加,LDPE/FR的阻燃性能逐渐提高,当阻燃剂的质量分数为25%时,阻燃体系的极限氧指数达28.3%;LDPE/FR熔体的表观黏度随着阻燃剂添加量的增加以及剪切速率的提升而降低,其非牛顿指数为0.42~0.70,属于典型的假塑性流体。     

基于磷杂菲衍生物多组分无卤阻燃天然橡胶的制备及性能

将磷杂菲/三嗪双基协同阻燃剂（TGD）、甲基膦酸二甲酯（DMMP）、可膨胀石墨（EG）及氢氧化铝（ATH）复配添加到天然橡胶（NR）中制备阻燃NR硫化胶,考察了TGD/DMMP/EG/ATH复配阻燃剂对NR硫化胶的阻燃性能、热稳定性及物理机械性能的影响。结果表明,TGD/DMMP/EG/ATH复配阻燃剂可有效提升NR硫化胶的阻燃性能和热稳定性,并降低燃烧过程中的热释放速率。当TGD/DMMP/EG/ATH复配阻燃剂的用量为60份（质量）时,NR硫化胶的极限氧指数可达28.4%,残炭质量分数可达25.61%,热释放速率可降低95%,总热释放量可降低21%。TGD/DMMP/EG/ATH复配阻燃剂对NR硫化胶的物理机械性能影响不大。     

无卤阻燃LDPE/木粉复合材料的制备及性能

以低密度聚乙烯(LDPE)、木粉、马来酸酐接枝低密度聚乙烯(LDPE-g-MAH)和有机磷阻燃剂(D-bp)为原料,利用熔融共混制备无卤阻燃LDPE/木粉复合材料,对复合材料的阻燃性能、热性能和力学性能进行了研究。结果表明:随着D-bp含量的增加,其复合材料的阻燃性能和热稳定性得到明显改善。与未阻燃改性复合材料相比,D-bp质量分数10.0%时,复合材料最大热释放速率和总热释放量分别降低了21.5%和10.8%,失重5%的热分解温度和残炭率分别提高了70.7℃和9.4%。随着D-bp含量增加,复合材料的冲击强度和拉伸强度均呈现先上升后下降的趋势。     

卡拉胶/金属氧化物协同聚磷酸铵制备阻燃天然橡胶

将卡拉胶（KC）、聚磷酸铵（APP）分别和Fe2O3、CuO、Al2O3、MnO2 4种金属氧化物（MO）三者复配构成的协同阻燃剂（KC/MO/APP）加入到天然橡胶（NR）中，制备NR/KC/MO/APP复合材料。通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）、锥形量热（CCT）测试了复合材料阻燃性能。结果表明，NR/KC/MO/APP复合材料的UL-94均达到V-0等级，LOI在26.5%~27.3%之间，具有较好的阻燃性。与NR相比，NR/KC/CuO/APP复合材料的热释放速率峰值（pHRR）和总热释放量（THR）分别下降了63.7%和42.0%。同时KC/MO/APP还有抑烟作用，NR/KC/Fe2O3/APP复合材料总烟释放量（TSP）比NR下降了35%，处于最低水平。TGA结果显示，NR/KC/CuO/APP复合材料W800达到34.85%，比NR/APP提高了28.7%。SEM分析表明，NR/KC/MO/APP复合材料体系炭层更致密，表明KC/MO与APP的协同作用对形成稳定炭层起着重要作用。DMA和力学性能测试发现，NR/KC/MnO2/APP复合材料力学性能最优，其拉伸强度和断裂伸长率比NR/APP分别提高32.6%和20.9%，表明MnO2的加入可弥补阻燃剂对NR造成的力学性能损失。     

聚乳酸/苯基次膦酸镧复合材料的制备及阻燃性能研究

采用简单方法制备了苯基次膦酸镧(LaP),并将其作为阻燃剂引入聚乳酸(PLA)中,制备了一系列PLA/LaP复合材料。采用热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、UL 94垂直燃烧、微型量热测试(MCC)等方法研究PLA/LaP复合材料的热稳定性、阻燃性能和燃烧性能。结果表明,LaP可以提高复合材料阻燃性能,30 %（质量分数,下同）的LaP使得复合材料的极限氧指数达到24.8 %,并通过UL 94 V-2级别;LaP可明显提高复合材料的热分解温度和成炭率;高添加量LaP可显著降低复合材料的热释放速率峰值（pHRR）和总热释放(THR),有效降低了复合材料的火灾危险性。     

芳香席夫碱基阻燃剂的制备及其在聚酰胺6中的应用

为提高聚酰胺6(PA6)用反应型阻燃剂的热稳定性，以对苯二甲醛（TPAL）、对氨基苯甲酸（PABA）、9,10-二氢-9-氧代-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）与二苯基氧膦（DPO）为原料，制备芳香席夫碱基磷氮协效阻燃剂TMADOPO和TMA-DPO，对产物的结构及热稳定性进行表征。通过熔融共聚制备阻燃PA6(FRPA6s)，在TMA-DOPO中分别引入二乙基次磷酸铝（AlPi）和三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）以协效阻燃，研究阻燃剂对PA6相对黏度、热稳定性、阻燃性能和力学性能的影响。结果表明：TMA-DOPO的热稳定性更优异。引入阻燃剂后，FRPA6s的热稳定性、相对黏度、拉伸强度均下降，阻燃性能提高。相比PA6，当TMA-DOPO与MCA（或AlPi）引入量分别为己内酰胺质量的5%、3%,TMA-DPO引入量为7%时，使FRPA6s垂直燃烧达到V-0级，极限氧指数（LOI）分别提升至30.7%、30.3%和29.7%。     

壳聚糖/聚磷酸铵膨胀阻燃PP的阻燃及抑烟性能

为了提高聚丙烯(PP)的阻燃和抑烟性能,将壳聚糖(CS)作为膨胀型阻燃剂的碳源、聚磷酸铵(APP)作为膨胀型阻燃剂的酸源和气源,在此基础上通过熔融共混的方法制备了PP/CS/APP复合材料。采用极限氧指数仪、锥形量热仪等仪器研究了PP/CS/APP复合材料的的抑烟性及阻燃性。研究结果表明:CS/APP添加量为30%时,复合材料的极限氧指数值最大可达28.1%;且复合材料在烟气释放总量、CO和CO_2排放上明显降低,抑烟性得到了提升;热释放速率峰值、平均热释放速率值、平均有效燃烧热值、总热释放量值降低,成炭率升高,PP/CS/APP复合材料更难点燃;火灾性能指数明显提高,阻燃性能得到了大幅度提升,火灾蔓延指数显著减小,同时火灾危险性也相应降低。     

改性凹凸棒土对PBAT阻燃性能的影响

用费托蜡（FTW）对凹凸棒土（ATP）进行表面改性制备了阻燃剂F-ATP，并对其形貌、结构及其热稳定性进行了表征。将阻燃剂F-ATP加入到聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）基体中制备了PBAT/F-ATP复合材料。采用极限氧指数测定仪（LOI）、垂直燃烧测试（UL-94）、锥形量热仪（CCT）、TG-IR、拉曼光谱仪和SEM对复合材料的阻燃性能进行了分析。结果表明，改性后的ATP团聚现象消失且热稳定性明显提高。阻燃剂F-ATP质量分数为10%的PBAT/F-ATP复合材料（PBAT-3）阻燃效果最佳，其LOI值达到23.5%,UL-94等级达到V-1级，熔滴现象得到明显改善。与ATP质量分数为10%的PBAT/ATP复合材料相比，PBAT-3复合材料的峰值热释放速率值（PHRR）、总热释放量（THR）分别降低了4.99%和26.11%。PBAT-3复合材料气态产物的释放量在整个燃烧过程中均降低，起到了很好的气相阻燃效果，这主要归因于阻燃剂F-ATP的加入使PBAT/F-ATP复合材料形成致密且连续性好的炭层结构，有效地隔绝了复合材料内部与外界的热量/质量传递。     

茶皂素基膨胀型阻燃剂的制备及其在涂料中的应用

采用多羟基、多羧基的活性天然产物茶皂素为原料,与聚磷酸铵和季戊四醇在一定条件下反应,制备一种聚磷酸酯类茶皂素基三位一体新型环保膨胀型阻燃剂。采用傅里叶红外分析技术对阻燃剂进行了结构表征,采用综合热分析仪对阻燃剂的热降解性能进行了研究。结果表明,茶皂素与聚磷酸铵、季戊四醇发生反应,生成聚磷酸酯类茶皂素基膨胀型阻燃剂,且该阻燃剂具有良好的热稳定性,降解热释放较小,高温残留率高,最终的质量残留率高达30.77%。将制备阻燃剂用于阻燃涂料中,并采用氧指数测试仪和锥形量热仪研究了阻燃涂料的阻燃性能和热解性能。研究表明,茶皂素基三位一体膨胀型阻燃剂能显著提高涂料的阻燃性能,阻燃涂料的氧指数值高达34.2%,耐火时间为11.1 min,且锥形量热实验中,该阻燃涂料试样的平均热释放速率（m-HRR）为36.18 kW/m2,总热释放量（THR）为5.25 kJ/m2,平均有效燃烧热（m-EHC）为5.11 kJ/kg,与含复合型阻燃剂的阻燃涂料试样相比,阻燃性能得到极大提高。该制备阻燃剂不含卤素,集三源一体,具有阻燃性能优越,相容性能良好,高效环保等优点。     

电线电缆用聚氯乙烯复合材料的阻燃性能和力学性能研究

为提高电线电缆用聚氯乙烯（PVC）的阻燃性能，向PVC中加入硼酸锌（ZB）制备了PVC复合材料，并研究其阻燃性能和力学性能。力学性能测试表明：随着ZB掺量的增加，PVC复合材料的拉伸性能逐渐降低，但是ZB掺量不超过6%时，PVC复合材料的拉伸性能降低幅度不大，仍满足相关标准要求。阻燃性能测试表明：随着ZB掺量的增加，PVC复合材料的阻燃性能不断提高。当ZB掺量为6%时，PVC复合材料（4#）的综合性能优异，与未加ZB相比，4#试样的阻燃性能提高明显，氧指数达到40.1%，垂直燃烧等级达到FV-0级，烟密度降为72,HCl释放量降为41 mg/g，热释放速率峰值（PHRR）降低17.4%，总热释放量（THR）降低36.5%,600 s内的总产烟量（TSP600 s）降低69.7%；复合材料的拉伸强度下降10.8%，断裂伸长率下降12.7%。     

包覆型MCA/PA6复合材料的制备及其阻燃性研究

以水为反应介质、无水乙醇为溶剂,将正硅酸四乙酯(TEOS)制备成二氧化硅(SiO_2)溶胶,利用溶胶的网络结构对三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)进行表面包覆,制备出包覆型MCA阻燃剂;通过熔融共混方式,将包覆前后MCA与聚己内酰胺(PA 6)切片混合制备成不同阻燃剂含量的阻燃PA 6复合材料;采用红外光谱仪X射线光电子能谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、垂直燃烧法和极限氧指数法等研究了阻燃PA 6复合材料的结构、热性能及阻燃性能。结果表明:SiO_2溶胶成功接枝在MCA表面,且主要分子结构没有发生改变;随着阻燃剂含量的增加,PA 6复合材料的熔点均有降低,但下降幅度较小;包覆型MCA在材料燃烧过程中能够有效参与成炭,在材料表面形成致密的保护层,增强PA 6复合材料的凝聚相阻燃效果,提高其阻燃性能;随着阻燃剂含量增加,PA 6复合材料的阻燃性逐步提高,添加包覆型MCA质量分数为8%时,PA 6复合材料阻燃性可达到UL-94 V-0等级,极限氧指数为28%。     

三聚氰胺氰尿酸盐/氧化锑/石墨烯复合阻燃玻璃纤维增强聚酰胺6复合材料

研究了阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）/氧化锑（Sb2O3）和石墨烯（GP）对玻璃纤维（GF）增强聚酰胺6（PA6）复合材料性能的影响。结果表明,MCA/Sb2O3（质量比为70/30）的加入改善了PA6和GF的相容性,与不添加阻燃剂的PA6/GF相比,当MCA/Sb2O3含量为30份时,复合材料的强度、刚性和阻燃性能显著提高;GP的加入对PA6/GF的力学性能影响不大,但阻燃性能明显提高,当GP的含量为0.3份时,复合材料的极限氧指数达到30.1 %,阻燃等级达到UL 94 V-0级;GP在PA6/GF的燃烧过程中具有促进炭化和发泡双重作用。     

改性赤泥协同膨胀型阻燃剂阻燃聚乙烯

以聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）和三聚氰胺（MEL）复配的膨胀型阻燃体系（IFR）为主要阻燃剂,表面改性后的赤泥（Ti-MRM）作为协效剂阻燃聚乙烯（PE）,采用熔融共混法制备PE基阻燃复合材料（PE/IFR-Ti-MRM）。通过热重分析仪（TGA）、垂直燃烧仪（UL-94）、极限氧指数测定仪（LOI）及扫描电镜（SEM）等对其热氧稳定性、燃烧等级、阻燃性能和残炭形貌进行了表征与分析。结果表明：加入改性赤泥的PE/IFR-Ti-MRM复合材料形成的炭层更加致密和连续,当最优配比时,复合材料的极限氧指数达到32.2,燃烧等级达到V-0级;而PE/IFR阻燃复合材料的极限氧指数只能达到27.5,燃烧等级为V-2级。     

四溴双酚-A阻燃体系在HIPS／OMMT复合材料中的阻燃性研究

采用熔融插层法分别制备高抗冲苯乙烯／有机蒙脱土（HIPS／OMMT）复合材料和四溴双酚-A／三氧化二锑（TBBPA—Sb2O3）体系阻燃的HIPS／OMMT复合材料,透射电镜研究表明,有机蒙脱土均匀地分散于HIPS基体当中,形成了插层复合结构,锥形量热仪和氧指数仪研究表明：与纯的HIPS相比,HIPS／OMMT复合材料的阻燃性和抑烟性有所提高,但阻燃性的提高幅度较有限：与仅添加OMMT时的HIPS／OMMT复合材料相比,添加相同量OMMT时TBBPA—Sb2O3体系阻燃的HIPS／OMMT复合材料的热释放速率（HRR）和热释放速率峰值（PHRR）均有所降低,氧指数有所增加,且随TBBPA—Sb2O3阻燃剂添加量的增加阻燃性能的提高越明显,但TBBPA—Sb2O3的加入会导致聚合物燃烧过程生烟速率和生烟量的显著增加．因此此类阻燃剂的加入量不宜过高。     

阻燃热塑性聚酯弹性体复合材料制备及性能

以二乙基亚膦酸铝盐(AlPi)和三聚氰胺氰脲酸盐(MCA)为阻燃剂,添加到热塑性聚酯弹性体(TPEE)中,采用挤出造粒方法制备出高性价比的阻燃TPEE复合材料。首先采用热失重分析仪研究了两种阻燃剂的热稳定性,进一步采用热失重分析、极限氧指数测试、垂直燃烧测试、力学性能测试以及扫描电子显微镜等对阻燃TPEE材料的热稳定性、阻燃性能、燃烧性能、力学性能以及复合材料的微观形貌进行了研究。结果表明,在相同阻燃剂用量下,添加AlPi的阻燃复合材料的阻燃效果、力学性能均优于添加MCA的阻燃复合材料,采用AlPi与MCA复配使用制备的阻燃TPEE复合材料的阻燃效果、力学性能介于二者之间,当TPEE,AlPi和MCA用量分别为83%,10%和5%时,阻燃复合材料的拉伸强度为24.19 MPa,断裂伸长率为515%,极限氧指数为30%,垂直燃烧测试达到V–0级。AlPi与MCA复配使用可提升阻燃TPEE材料的成炭性能和高温热稳定性。     

PBT/TPU/DOPO-MA阻燃复合材料的制备及性能

通过使用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷朵菲-10-氧化物（DOPO）和马来酸酐反应合成制备DOPO衍生物阻燃剂DOPO-MA，并且其结构使用傅里叶红外光谱分析（FTIR）和核磁共振氢谱分析（¹H NMR）技术进行表征。将阻燃剂与聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和热塑性聚氨酯（TPU）熔融共混以制备PBT/TPU/DOPO-MA阻燃复合材料。通过运用锥形量热、UL-94、极限氧指数（LOI）、热重分析（TGA）、差热分析（DSC）和力学测试，研究了阻燃剂对复合材料的性能影响。测试结果表明，PBT/TPU/DOPO-MA复合材料具有良好的阻燃性能，加入10％DOPO-MA后，LOI从23.2增加到31.6，可达到UL-94 V-1等级，热释放率峰值（PHRR）和最大成热辐射速率（MAHRE）值降低；热重分析测试结果表明，添加DOPO-MA可以使得阻燃复合材料的热稳定性有显著的提高，当加入10％DOPO-MA后，残炭量可从6.87增加到14.36。此外，随着DOPO-MA含量的增加，阻燃复合材料的结晶度可得到一定的提高。     

磷腈/三嗪双基分子复配阻燃聚乳酸

将磷腈/三嗪双基分子阻燃剂（HTTCP）分别与六苯氧基环三磷腈（HPCTP）和季戊四醇磷酸酯（PEPA）按不同配比复配,采用熔融共混法制备了阻燃聚乳酸（PLA）的复合材料。采用热失重分析仪、极限氧指数仪、垂直燃烧试验箱和锥形量热仪研究了2种复配阻燃体系及其配比对PLA阻燃复合材料热稳定性和阻燃性能的影响,并采用扫描电子显微镜对材料的残炭形貌进行了分析,探究了其阻燃机理。结果表明,PEPA/HTTCP复配阻燃剂的阻燃效果优于HPCTP/HTTCP复配阻燃剂。当PEPA/HTTCP的质量比为3/1,总添加量为20 %时,阻燃PLA的极限氧指数最高,为27.2 %,热释放速率峰值、平均热释放速率以及热释放总量达到最小值,且能够达到UL 94 V-0级。     

不同无卤阻燃体系硫化天然橡胶的制备及性能

将6种新型无卤阻燃体系分别与天然橡胶共混制得无卤阻燃天然橡胶（FRNR）,并对其阻燃性能、抗疲劳性能及热失重行为进行了研究。结果表明,6种无卤阻燃剂体系使得FRNR阻燃性能得到不同程度的提高,其中以二乙基次磷酸铝（Al Pi）和三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）复配阻燃剂及可膨胀石墨（EG）阻燃剂的阻燃效果最为突出,可使FRNR的热释放速率降低近50%。六苯氧基环三磷腈、10-（2,5-二羟基苯基）-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和EG的加入对FRNR的抗疲劳性能影响较小,因而基于该3种阻燃体系的FRNR的抗疲劳性能与纯天然橡胶相当。Al Pi/MCA及EG的优良阻燃效果与其成炭能力呈正相关。     

聚丙烯/氮磷共掺杂碳点/高岭土阻燃复合材料的非等温热降解动力学研究

为改善聚丙烯（PP）的阻燃性能，通常添加阻燃剂。以氮磷共掺杂碳点（N,P-CDs）和高岭土复配作为协效剂，与聚磷酸铵（APP）、双季戊四醇（DPER）以及PP，通过熔融挤出制备阻燃聚丙烯复合材料（PP/APP/DPER/高岭土/N,P-CDs）。通过Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法研究阻燃复合材料的热降解动力学，探究阻燃剂机理。结果表明：2%N,P-CDs/高岭土（1.0∶1.0）的加入，明显提高APP/DPER膨胀阻燃剂的阻燃效果，阻燃复合材料的LOI高达29.8%,UL-94通过V-0级。N,P-CDs/高岭土协效剂的加入，不改变APP/DPER的阻燃机理，但其可促进复合材料成炭，减缓热降解速率，增大热降解活化能，提高阻燃材料的热稳定性。