三聚氰胺基聚醚多元醇的合成及对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能的影响EI北大核心CSCD

合成了一种新型的三聚氰胺基聚醚多元醇(HMMM-PG),产物包含5种不同程度醚交换的产物,其相对含量由大到小依次为:HMMM-PG6,HMMM-PG5,HMMM-PG3,HMMM-PG4和HMMM-PG2,产物的平均羟值为447 mg KOH/g。使用HMMM-PG与多异氰酸酯反应,采用一步发泡法制备了硬质聚氨酯泡沫,并引入阻燃剂甲基磷酸二甲酯(DMMP)、氢氧化铝(ATH)、聚磷酸铵(APP)和膨胀石墨(EG),研究了以HMMM-PG为多元醇基体时,阻燃聚氨酯硬泡的物理-力学性能、热性能及阻燃性能,探索出一种兼具优异的物理-力学性能,热性能和阻燃性能的配方。在10 phr DMMP、5 phr ATH、15 phr APP和20 phr EG的阻燃配方中,泡沫的压缩强度达到0.22 MPa,同时,泡沫的热稳定性和成炭性得到提高。扫描电镜图像显示,ATH降解生成绒毛状物质,同时APP降解生成高交联度的多聚磷酸,均覆盖在残炭表面,致使残炭更加致密,在燃烧过程中可以阻隔热量和可燃性气体向基体的传播。EG膨胀后形成的蠕虫状蓬松炭层也可以有效地起到隔热隔质的屏蔽作用,从而起到优异的阻燃效果。     

可膨胀石墨阻燃半硬泡聚氨酯材料的性能

聚氨酯半硬质泡沫(SPUF)性能优异,应用广泛,但它属于易燃材料,且燃烧时极易产生烟毒,进而会对环境造成不利的影响。文中选用可膨胀石墨(EG)以及硅烷偶联剂KH791改性EG对全水发泡聚氨酯半硬泡进行阻燃,利用热重分析和残炭形貌对聚氨酯泡沫的热降解行为进行了研究,对比了EG改性前后对全水发泡聚氨酯半硬泡阻燃性能、热稳定性、力学性能和泡孔形貌的影响。结果表明,当EG的质量分数为20%时制得的可膨胀石墨阻燃聚氨酯泡沫氧指数可达29.4%,达到了UL94HB防火测试中HF-1级水平测试的要求;KH791改性EG后,阻燃效果略微降低,但是改性EG对于泡沫的泡孔形貌影响较小,能够提高全水发泡聚氨酯半硬泡的密度和压缩强度。     

膨胀石墨阻燃碱木质素聚氨酯泡沫的制备及其性能

通过对精制后的碱木质素进行羟甲基化改性,利用改性后的碱木质素部分代替聚醚多元醇,利用一步发泡法制备碱木质素基聚氨酯泡沫材料,之后将膨胀石墨(EG)作为阻燃剂添加到碱木质素基聚氨酯泡沫材料制备出阻燃型生物质聚氨酯泡沫,通过极限氧指数(LOI)测试分析研究了阻燃型生物质聚氨酯泡沫材料的阻燃性能。通过借助热重分析(TGA)、锥形量热测试(CONE)和扫描电子显微镜(SEM)测试,分析研究了材料的热降解行为和成炭性能、燃烧行为和充分燃烧后残炭的表面形貌。分析结果表面,当羟甲基化后的碱木质素的添加量为聚醚多元醇的60%(质量分数)时,EG的添加量为30%(质量分数)时,制备出的阻燃型生物质聚氨酯泡沫的LOI值为30.1%,同时EG的加入降低了材料最大热降解速率,热释放速率和总热释放量,促进了材料的成炭,提高了材料的热稳定性,提高了材料的阻燃性能。     

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。     

阻燃多元醇的合成及在聚氨酯泡沫中的应用

将苯基磷酰二氯分别与一缩二乙二醇或二溴丁烯二醇反应,合成含磷多元醇和含磷含溴多元醇。研究了这2种阻燃多元醇对聚氨酯泡沫结构和性能的影响。研究表明,随着阻燃多元醇份数增加,聚氨酯泡沫极限氧指数线性增加,且含磷含溴多元醇对聚氨酯泡沫的阻燃效果优于含磷多元醇。添加50phr阻燃多元醇时,聚氨酯泡沫仍能保持良好的强度,且在700℃时残炭量增加,泡沫燃烧后形成了致密的残炭层。含磷多元醇主要起到凝聚相阻燃作用,而含磷含溴多元醇具有气相阻燃和凝聚相阻燃作用。     

聚磷酸胺及季戊四醇膨胀型阻燃聚氨酯泡沫的阻燃性能研究

研究了聚磷酸胺(APP)和季戊四醇(PER)阻燃聚氨酯泡沫的阻燃性能和热分解性能。采用氧指数法研究了APP和PER不同配比对聚氨酯泡沫阻燃效果的影响。结果表明:当APP用量为24份、PER为6份,即n(N)∶n(C)∶n(P)为1.2∶1∶1.1(摩尔比)时,阻燃聚氨酯泡沫MAP-3的极限氧指数最高。热失重结果表明,与聚氨酯泡沫APP-0相比,MAP-3的初始分解温度有所降低,但在高温下MAP-3的热稳定性较好。红外光谱结果表明,MAP-3的残炭主要由芳香族、含磷化合物和部分甲基结构组成。锥形量热仪分析结果表明,与APP-0相比,MAP-3的热释放速率和总热释放量均相对较低,阻燃泡沫表面可以形成致密、连续的膨胀炭层。     

氢氧化铝包覆改性聚磷酸铵及其在阻燃聚丙烯中的应用研究

针对聚磷酸铵(APP)有一定的水溶解性和阻燃效率不高等问题, 提出了采用氢氧化铝(ATH)包覆改性APP的方法。X射线荧光光谱(XRF)和扫描电镜(SEM)分析结果显示, 在APP颗粒表面实现了ATH的包覆改性。测试表明, ATH包覆改性后的APP溶解度明显下降, 比表面大幅增加。将改性后的APP与双季戊四醇(DPER)复配, 作为膨胀阻燃剂添加到PP中, 阻燃PP的燃烧性能测试结果表明: 阻燃剂总添加量为25%时, 包覆ATH的APP使阻燃PP 3.2 mm样条的垂直燃烧级别从V-1提高到V-0, 氧指数(LOI)从26.6%增加到31.8%, 热释放速率峰值(PHRR)从475 kW/m²下降至308 kW/m², 下降了约35%。对阻燃PP的燃烧残炭研究说明, APP经ATH包覆改性后, 促进了阻燃PP在燃烧时形成更加完整均匀的炭层, 因而改善了阻燃性能。     

羟基锡酸锌协同聚磷酸铵阻燃硬质聚氨酯泡沫

通过研磨分散法提高了聚磷酸铵(APP)和羟基锡酸锌(ZHS)在聚醚多元醇中的分散稳定性,制备了可以稳定7d的阻燃聚醚。以阻燃聚醚为原料制备阻燃硬质聚氨酯泡沫(RPUF),采用氧指数、锥形量热分析对阻燃硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能进行了研究。结果表明,少量ZHS的加入可以使阻燃泡沫的LOI值略有提高,但能明显降低阻燃泡沫的热释放速率峰值和燃烧增长速率指数。热重分析表明ZHS提高了膨胀阻燃RPUF的初期热稳定性和残炭的抗热氧化分解能力,ZHS的协同阻燃作用主要发生在凝聚相。     

可膨胀石墨/三聚氰胺甲醛树脂核-壳结构粒子的合成与无卤阻燃的应用

通过在可膨胀石墨(EG)表面原位引发三聚氰胺甲醛树脂(MF)缩聚反应成功制备出一种新型核-壳结构阻燃粒子。红外光谱(FT-IR)及扫描电镜(SEM)分析表明,MF在EG表面形成了完善的包覆结构,有效提高了EG的阻燃性能。10%质量分数核-壳结构粒子的引入即能显著提高硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能并保持良好的力学性能和绝热性能;完善的MF包覆壳层对EG阻燃性能的提高、与基体界面的改善作用以及不利导热作用的有效屏蔽是该综合性能提高的主要原因。     

三嗪成炭剂和聚磷酸铵协同阻燃动态硫化热塑性弹性体阻燃性能及成炭机制

将三嗪成炭剂(CFA)与聚磷酸铵(APP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR),采用极限氧指数、垂直燃烧和锥形量热等测试研究了不同CFA和APP的比例对动态硫化热塑性弹性体(TPV)阻燃性能和力学性能的影响;并用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射和红外光谱分析了残炭的形貌和结构,进一步研究了其成炭机制。研究结果表明,当CFA和APP的质量比为1∶3,总添加量为40%(质量分数)时,TPV/IFR复合材料具有最佳的阻燃性能,LOI达到26.4%,且通过UL-94 V-0级;锥形量热测试表明,TPV/IFR复合材料具有优异的阻燃和抑烟性能;力学性能测试表明,TPV/IFR复合材料仍具有优异的力学性能,其拉伸强度和断裂伸长率分别为4.19 MPa和391.06%;残炭的形貌和结构分析表明,TPV/IFR复合材料以凝聚相成炭阻燃作用为主,燃烧后形成含有P-O-C和P-O-P交联结构的致密石墨焦炭层,起到隔热隔氧的作用,提高了材料的阻燃性能。     

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。     

APP对PUI泡沫泡孔结构及燃烧后炭层结构的影响

以聚磷酸铵(Ammonium Phosphate,APP)为阻燃剂,采用PI(poly-imide)预聚法制备了APP阻燃聚氨酯-酰亚胺泡沫塑料。利用偏光显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TGA)观察分析了APP对泡沫泡孔结构、热稳定性和炭层形貌的影响。重点探讨了泡孔结构的变化对燃烧后的炭层形貌的影响,并模拟了炭层的形成过程。结果表明,随着APP添加量的增加,泡孔直径由540.39μm下降到277.83μm,泡沫密度增加;APP的加入使泡沫的残炭率增加了30%;泡孔的棱边和顶点分别炭化膨胀为炭层上的棒状炭层和球状炭层,而泡孔薄膜破裂成孔洞;并且随着APP添加量的增加,棒状炭层和球状炭层尺寸增加,孔洞变小。     

表面改性对可膨胀石墨填充PP/TPU复合材料的结晶行为、燃烧与力学性能的影响

研究了钛酸酯偶联剂对可膨胀石墨(EG)填充聚丙烯(PP)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料性能的影响。通过差示扫描量热(DSC)、热重分析(DTA)、锥形量热仪(CONE)和扫描电镜(SEM)表征方法对PP/PUT/EG复合体系的结晶行为、燃烧与力学性能进行了研究。结果表明,EG是一种有效的阻燃剂,能显著提高材料的阻燃性能。未改性的EG对PP/TPU基体有促进成核结晶作用;而偶联剂的添加削弱EG粒子对基体的这种作用。偶联剂的加入可以改善PP/PUT/EG复合材料的力学性能,当加入20phr的EG时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别由改性前的5.3MPa和17.6%提高到经改性后的5.6MPa和18.3%。     

阻燃建筑结构胶粘剂的研制

本文以聚氨酯(PU)增韧改性环氧树脂为基体,以可膨胀石墨(EG)/聚磷酸铵(APP)为协效阻燃剂,制备一种阻燃建筑结构胶粘剂.本文对增韧改性胶粘剂进行了红外测试(IR)和冲击强度测试;对阻燃增韧胶进行了剪切强度、热重测试(TG)以及氧指数测试,从而分析了聚氨酯预聚体和可膨胀石墨(EG)/聚磷酸铵(APP)协效阻燃剂用量对此阻燃建筑结构胶粘剂性能的影响.结果表明.经改性后此环氧树脂胶粘剂冲击强度提高63.4%,达到良好的增韧效果,剪切强度达到24.9MPa,氧指数达28%,可作为阻燃建筑结构胶粘剂使用.     

阻燃聚氨酯预聚体增韧酚醛泡沫塑料的性能

采用4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)和阻燃聚醚多元醇为原料,制备出阻燃聚氨酯预聚体(FRPUP),探讨了FRPUP对酚醛泡沫增韧改性作用。研究了FRPUP的用量对酚醛泡沫的力学性能、阻燃性能、隔热性能的影响。结果表明,当FRPUP添加量为2 phr时,改性酚醛泡沫的弯曲强度和压缩强度分别比未改性酚醛泡沫提升了17.3%和24.5%;改性酚醛泡沫的氧指数提高到41.5%;改性酚醛泡沫的导热系数比未改性酚醛泡沫也有所降低。     

阻燃聚氨酯预聚体增韧酚醛泡沫塑料的性能EI北大核心CSCD

采用4,4'-亚甲基双(异氰酸苯酯)和阻燃聚醚多元醇为原料,制备出阻燃聚氨酯预聚体(FRPUP),探讨了FRPUP对酚醛泡沫增韧改性作用。研究了FRPUP的用量对酚醛泡沫的力学性能、阻燃性能、隔热性能的影响。结果表明,当FRPUP添加量为2 phr时,改性酚醛泡沫的弯曲强度和压缩强度分别比未改性酚醛泡沫提升了17.3%和24.5%;改性酚醛泡沫的氧指数提高到41.5%;改性酚醛泡沫的导热系数比未改性酚醛泡沫也有所降低。     

复配无卤阻燃聚氨酯泡沫塑料的制备与表征

通过添加N,N’-二(2-硫代-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己基)乙二胺(DDPSN)、三聚氰胺(MA)、聚磷酸铵(APP)单组份阻燃剂及其复配阻燃剂,制得无卤阻燃聚氨酯泡沫塑料,并对其阻燃性能、力学性能、密度、吸水率以及热性能等进行了研究。研究结果表明,单组份阻燃剂中DDPSN阻燃效果较好,复配阻燃体系中,DDPSN与MA以及DDPSN与APP均具有良好的协同阻燃效果,其中DDPSN与APP协同效果最好。拉伸测试表明,单组份阻燃剂中APP表现较好,DDPSN/APP复配对聚氨酯泡沫的力学性能提高较大。DDPSN/APP复配阻燃体系对聚氨酯泡沫塑料的表观密度和孔结构影响不大,但使泡沫塑料的降解温度提高。     

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。     

聚磷酸铵阻燃r-PET合金的性能研究

研究了聚磷酸铵(APP)对回收PET(r-PET)合金阻燃性能和力学性能的影响.阻燃和热稳定性结果表明,加入24份APP可使合金阻燃等级达到Ⅴ-0级,受热分解速率降低,残炭量增加且生成的炭层高温热稳定性好.力学性能结果表明,随着APP含量增加,r-PET合金的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量均逐渐增加,但韧性降低.     

环氧化甘油醇解蓖麻油的合成及阻燃硬质聚氨酯泡沫的研究

以甘油醇解蓖麻油为原料、双氧水为氧化剂、磷酸为催化剂、甲酸为携氧剂制备中间体环氧甘油醇解蓖麻油,研究了双氧水用量、催化剂磷酸用量、反应时间和反应温度对环氧甘油醇解蓖麻油环氧值的影响,并制备了蓖麻油基阻燃多元醇应用于硬质聚氨酯泡沫。采用FT-IR、1 H-NMR对产物的结构进行了表征,盐酸丙酮法对产物的环氧值进行测量,通过氧指数仪和万能试样机研究了聚氨酯泡沫的阻燃性能和机械性能。研究结果表明:催化剂磷酸用量为甘油醇解蓖麻油质量的0.3%、反应温度为60℃、双氧水用量为甘油醇解蓖麻油质量的82.5%、反应时间为3.5h时,环氧甘油醇解蓖麻油环氧值最高可达3.1%。用蓖麻油基阻燃多元醇制成的硬质聚氨酯泡沫的氧指数可达到24.3%,大大提高了阻燃性能。