不同粒径可膨胀石墨协同聚磷酸铵对环氧树脂燃烧性能的影响

制备了环氧树脂(EP)/聚磷酸铵(APP)/可膨胀石墨(EG)阻燃材料。采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析(TGA)及扫描电镜(SEM)研究了EG及其粒径对材料阻燃性能和燃烧成炭效果的影响。结果表明,EG具有一定的协同阻燃效果;EP/APP/EG复合材料燃烧过程均无溶滴现象;EG可提高EP/APP高温残留量,并能有效提高燃烧炭层膨胀体积;与50 mesh EG相比,100 mesh EG具有更好的协同阻燃以及协同成炭效果。     

二乙基次膦酸铝与三嗪成炭剂协同阻燃PBT的研究

采用二乙基次磷酸铝(AlPi)复配超支化三嗪大分子成炭剂(EA)对聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)进行无卤阻燃改性。通过氧指数、UL-94垂直燃烧及锥形量热测试研究了阻燃体系的阻燃性能,通过热失重分析(TGA)研究了复配阻燃体系的热性能,采用扫描电镜(SEM)观察阻燃体系燃烧炭层的形貌。研究表明,AlPi与EA复配比例为7∶3时阻燃效果最好,材料氧指数达到34.6%,通过UL-94V-0级,热释放速率峰值(PHRR)降低至653kW/m2;热重分析表明,复配阻燃体系的加入促进了PBT的提前分解成炭,增加了阻燃PBT的残炭量;燃烧炭层扫描电镜说明,复配阻燃体系能形成连续致密的膨胀炭层,提高阻燃效果。     

分子筛/受阻胺对膨胀阻燃聚丙烯的协同阻燃作用

采用热失重、极限氧指数、锥形量热研究了以受阻胺(NOR116)和分子筛为协效剂,与聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)在聚丙烯基体中的热降解行为及协同阻燃性;并用拉曼光谱和扫描电镜分析了残炭的结构和形貌,进一步研究了其协同阻燃机理。结果表明,NOR116/分子筛协效阻燃体系可明显提高极限氧指数并改善燃烧时熔滴缺陷,显著降低热释放速率、烟释放速率;NOR116可有效提高PP的初始分解温度及最大分解速率温度,使膨胀阻燃体系后期的交联成炭及气体释放更加匹配;在燃烧过程中分子筛与膨胀阻燃体系形成了Si-P-Al-C的结构,可有效稳定炭层;拉曼光谱及扫描电镜结果表明,NOR116和分子筛可促进膨胀阻燃体系形成致密且高石墨化程度的炭层,有效阻隔了氧气的进入及热的反馈。     

含硅阻燃剂与膨胀型阻燃剂的协同阻燃性

采用测量极限氧指数(LOI)和锥形量热仪动态燃烧两种方法评价了含硅阻燃剂(SFR-H)与高聚磷酸铵/三聚氰胺氰尿酸盐(APP/MCA)膨胀阻燃体系在聚乙烯基体中的协同阻燃性,并通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(WAXD)和扫描电镜(SEM)分析炭层结构和成分来研究其协同阻燃机理。研究表明,SFR-H/APP/MCA协同阻燃体系可明显提高聚乙烯的LOI值和降低燃烧热释放速率,具有较好的协同阻燃性,两者在燃烧过程中一起热氧化分解,形成陶瓷状含硅、硼、磷元素的化合物,对表面膨胀炭层起着增强作用,同时也提高了膨胀炭层的热氧稳定性和阻隔性能,从而提高了阻燃效果。     

可膨胀石墨改性APP/PER/EN防火涂料热降解行为

采用可膨胀石墨 (EG) 对APP/PER/EN防火体系进行改性,制备成一种新型EG改性APP/PER/EN防火涂料。运用示差热分析 (DTA) 、热重分析 (TG) 、扫描电镜分析 (SEM) 、能谱分析 (EDS) 和隔热性能试验分析研究APP/PER/EN防火涂料和EG改性防火涂料的热降解行为、残余炭体元素含量、成炭率和隔热性能。EG改性防火涂料的APP-PER-EN之间的化学反应膨胀过程与可膨胀石墨物理膨胀过程作用温度范围接近,能产生很好的协同配合作用。膨胀石墨提高了APP/PER/EN防火涂料炭质层的成炭率、抗氧化性和热稳定性。EG添加量过高 (≥15%) 会造成燃烧后期炭质层脱离基材。10% EG (质量分数) 添加量能有效提高APP/PER/EN防火涂料的隔热防火性能。      

磷改性膨胀石墨对硬质聚氨酯泡沫燃烧性能的影响

用六氯环三磷腈(HCCP)对可膨胀石墨(EG)进行改性,所得改性可膨胀石墨(EGP)用于硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的阻燃处理。利用红外光谱、热重分析和扫描电镜表征EGP的结构特征。利用万能试验机、极限氧指数(LOI)和锥形量热(CONE)研究了EGP对RPUF力学性能和阻燃性能的影响,通过扫描电镜和热重分析研究了RPUF样品燃烧后残炭的微观形貌和阻燃机理。分析结果表明,随着EG或EGP添加量的增加其LOI随之增加,在相同添加量的情况下RPUF/EGP的LOI最高,且其力学性能优于RPUF/EG的力学性能;由于EGP促使RPUF分解产生更加致密坚固的炭层,所以RPUF/EGP的点燃时间比RPUF/EG推迟了4s,其热释放速率峰值、总的热释放量、烟释放速率峰值和总的烟释放量分别比RPUF/EG降低了9.1%、5.9%、19.0%和33.8%,EGP表现出优于EG的阻燃抑烟性能。     

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。     

一种玻纤增强聚丙烯无卤阻燃剂

由季戊四醇改性得到的一种成炭剂(CA)与无卤膨胀型阻燃体系(IFR)复配,通过红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、锥形量热分析、扫描电镜(SEM)和拉曼光谱(Raman Spectra)研究其阻燃玻璃纤维增强聚丙烯(GF-PP)的效果和阻燃机理。结果表明,添加CA能显著提高GF-PP/IFR体系的阻燃性能,CA添加的质量分数为1%时,GF-PP阻燃效果(UL-94)达到V-0级,极限氧指数(LOI)可以达到27.9;FT-IR、拉曼光谱图和SEM照片表明,在GF-PP/IFR体系中CA能提高残留炭的石墨含量和炭层结构的致密性。     

环状磷腈/聚磷酸铵/三聚氰胺膨胀阻燃环氧树脂研究

本文以DOPO衍生物六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷腈(DOPOMPC)、聚磷酸铵(APP)以及三聚氰胺(MEL)形成复配膨胀体系(IFR)阻燃环氧树脂.采用极限氧指数(LOI)、水平、垂直燃烧(UL-94)方法研究了IFR体系对环氧树脂体系阻燃性能影响,通过锥形量热(CONE)研究了体系燃烧特性,通过扫描电子显微镜(SEM)对体系成炭情况进行观察.结果表明,IFR膨胀阻燃体系对环氧树脂具有良好的协同阻燃作用,其中8%DOPOMPC/8%APP/4%MEL(EP3)体系LOI值较纯EP(EP0)提高37.8%;各项燃烧参数也得到了改善,热释放速率峰值(pk-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)、比消光面积平均值(av-SEA)及一氧化碳释放速率平均值(av-CO)相对于10%DOPOMPC/10%APP/EP(EP1)分别降低了53.8%、84.4%、57.7%和75.8%;拉伸强度、弯曲强度和冲击强度较EP1分别提高了1.3倍、79.4%和2.5倍;宏观拍摄和扫描电镜结果表明EP3膨胀炭层连续、均匀、致密,阻燃效果良好.     

APP/EG复配阻燃硬质聚氨酯泡沫的制备及性能研究

制备了聚磷酸铵(APP)/可膨胀石墨(EG)复配阻燃的硬质聚氨酯泡沫塑料,并分析了复配阻燃剂对其氧指数、烟密度、炭层形貌以及力学性能的影响。结果表明:当APP∶EG为1∶3时,各添加量下的氧指数均达到最高,最高可达35.5%;APP的加入可明显改善EG烟密度大的缺点,且APP生成的紧密炭层将EG生成的蠕虫状炭层固定在材料内部;随着复配阻燃剂的加入泡沫压缩性能提高,冲击性能下降。     

无卤阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫复合材料的制备及性能表征

为使得乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)泡沫复合材料具有阻燃功能,分别添加膨胀石墨-聚磷酸铵(EGAPP)和膨胀石墨-聚磷酸铵-热塑性淀粉(EG-APP-TPS)两种不同复配阻燃剂,通过熔融共混和硫化发泡制备了无卤阻燃EVA泡沫复合材料。采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热分析质谱联用(TG-MASS)及扫描电镜(SEM)测试等对EG-APP/EVA及EG-APP-TPS/EVA泡沫复合材料进行表征。结果表明:EG-APP复配阻燃剂添加量为30wt%、EG与APP质量比为1∶4时,EG-APP/EVA泡沫复合材料的LOI达28.1%,UL-94为V-1级;而当EG-APP-TPS复配阻燃剂添加量同为30wt%,EG、APP与TPS质量比为1∶4∶1时,EG-APP-TPS/EVA泡沫复合材料的LOI可达29.3%,UL-94为V-0级。TG-MASS和SEM分析表明:EG、APP和TPS在气相和固相中均具有显著的协同阻燃作用。     

笼状季戊四醇磷酸酯-可膨胀石墨协同阻燃天然橡胶

以笼状季戊四醇磷酸酯（PEPA）和可膨胀石墨（EG）构成协同阻燃体系添加到天然橡胶（NR）中制备EG-PEPA/NR复合材料。通过极限氧指数（LOI）和垂直燃烧（UL-94）测试、热失重和锥形量热分析、拉伸测试及残炭的SEM观察和FTIR检测,考察了不同质量配比的PEPA和EG对EG-PEPA/NR复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,当PEPA与EG以33：7的质量比添加到NR中时,EG-PEPA/NR复合材料的阻燃性能和力学性能最好。EG-PEPA/NR复合材料的LOI达到28.1%,UL-94达到V-0级,600℃时残炭量从27.5%提高到33.6%,总热释放量和热释放速率峰值分别为96.2 MJ·m^-2和512.4 kW·m^-2,相比于纯NR分别降低了22.2%和40.3%,拉伸强度和断裂伸长率也分别达到13.8 MPa和368%。     

含磷阻燃共聚酯的结构与性能研究

通过利用NMR，SEM，DSC，DTA／TGA，LOI等测试方法对合成的磷系共聚型阻燃聚对苯二甲酸乙二酯（PET）切片的结构以及热性能，燃烧性能，成炭性能等进行研究。结果表明，阻燃剂与EG，TPA聚合在一直,恰PET聚酯切片热降解温度变宽，具有良好的阻燃性能（LOI＞28）和成炭性能。     

磷元素杂化大单体VOPP接枝聚苯乙烯共聚物的合成及阻燃性能

以二氯磷酸苯酯(PDCP)、乙二醇(EG)、甲醇、甲基丙烯酸-β羟乙酯(HEMA)为原料,经逐步聚合得到端乙烯基低聚磷酸酯的磷元素杂化大单体(VOPP),VOPP与苯乙烯(St)通过接枝共聚制备磷元素杂化大单体接枝聚苯乙烯共聚物(VOPP-co-St)。利用FTIR和凝胶渗透色谱(GPC)表征VOPP的结构及平均分子量,通过TGA、氧指数测定仪和微型量热仪研究VOPP-co-St的热稳定性及阻燃性能,SEM和XPS表征炭层形貌及成分,利用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法计算VOPP-co-St的热降解活化能(Ea)。结果表明,随着VOPP含量的增加,VOPP-co-St的最大分解速率温度升高,残重率提高,极限氧指数(LOI)上升,热释放速率峰值(PHRR)降低,总热释放量(THR)减小,熔滴现象消失,Ea随降解转化率增大而增大。     

Effect of aluminium hydroxide,chlorinated polyethylene,decabromo biphenyl oxide and expanded graphite on thermal,mechanical and sorption properties of oil-extended ethylene–propylene–diene terpolymer rubber

Oil-extended EPDM composites with different flame retardant fillers like aluminium hydroxide (ATH), chlorinated polyethylene (CPE), decabromobiphenyl oxide (DBBO) and expanded graphite (EG) were prepared by conventional mill mixing. Thermal, mechanical and sorption characteristics of the vulcanizates were studied. The effect of different fillers on the flammability of the composites was measured using Limiting Oxygen Index (LOI) and UL-94 HB tests. Scanning Electron Microscopic (SEM) studies of the composites were also conducted. ATH and CPE improve the thermal stability of the composite substantially. Among the four fillers ATH has the highest reinforcing effect on the EPDM rubber. Sorption studies of the composite showed that ATH reduced the swelling rate of the microcomposite considerably. All the four fillers were effective in improving the flame retardant property. Filler dispersion studies and SEM images point to a uniform dispersion of filler in the matrix which is in good agreement with significant improvement in mechanical properties.     

磷-硼杂化聚合物/环氧树脂复合材料的制备及阻燃性能

以二氯磷酸苯酯（PDCP）、硼酸双甘油酯（DGB）为原料,通过逐步聚合得到磷-硼杂化聚合物（PDCP-DGB）,PDCP-DGB与环氧树脂共混体系经交联固化制备磷硼元素共杂化环氧树脂基（PDCP-DGB/EP）阻燃复合材料。利用FTIR、核磁共振波谱仪（NMR）、凝胶渗透色谱仪（GPC）、TG、氧指数（LOI）测定仪、微型量热仪、SEM和XPS对PDCP-DGB和PDCP-DGB/EP复合材料进行表征。结果表明,随着PDCP-DGB质量分数的增加,PDCP-DGB/EP复合材料最大分解速率温度升高,残重率提高,LOI上升,烟密度等级和最大烟密度降低,热释放速率峰值（PHRR）降低,总热释放量（THR）减小;PDCP-DGB有利于提高PDCP-DGB/EP复合材料的热稳定性能和阻燃性能,但对其力学性能影响较小;当PDCP-DGB质量分数为15wt%时,PDCP-DGB/EP复合材料LOI达到28.3%,较纯EP提高了47.4%,垂直燃烧（UL-94）等级达到V-0级;THR、PHRR分别降低了28%、23%,残炭率升高了5.11%;SEM图像显示,PDCP-DGB/EP复合材料的残炭表面得到很好的改善,致密、连续且平整。      

Phosphorus-containing silane modified steel slag waste to reduce fire hazards of rigid polyurethane foams

Steel slag (SS) waste was microencapsulated by a 9, 10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO)-derived silane via sol–gel reaction to improve its compatibility with polymer as well as to enhance flame retardant efficiency. The modified steel slag (mSS) was combined with expanded graphite (EG) as flame retardant system for rigid polyurethane foams (RPUFs). The RPUF-3 sample with 10 wt% mSS and 10 wt% EG showed an optimal comprehensive performance including a compressive strength of 206.9 kPa, a thermal conductivity of 0.0304 W/(m·K), a limiting oxygen index (LOI) value of 24.0% and UL-94 V-0 classification. The peak heat release rate (pHRR) and total heat release (THR) of the RPUF-3 dropped by 55% and 47%, respectively. By comparison, the RPUF-6 sample with 10 wt% SS and 10 wt% EG exhibited poorer flame-retardant behaviors. The superior flame retardancy of RPUF-3 over RPUF-6 could be ascribed to phosphorus-silicon complex in mSS promoted charring that provided better barrier effect during combustion.