DMMP、TCPP与EG对硬质聚氨酯泡沫阻燃协同效应及机理探讨

利用氧指数仪、锥形量热仪、热重分析仪研究了甲基膦酸二甲酯(DMMP)、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯(TCPP)与可膨胀石墨(EG)复配对硬质聚氨酯泡沫的氧指数、燃烧热释放速率、热释放量、生烟速率、生烟量、热稳定性等性能的影响。结果表明,DMMP、TCPP和EG具有协同阻燃作用,EG与DMMP/TCPP质量比为15∶15时阻燃效率最高,其中DMMP与TCPP质量比为12∶8。利用扫描电镜和X-射线光电子能谱仪从形貌与结构上对阻燃剂的作用机理进行分析,发现EG与DMMP/TCPP在燃烧后,可以共同形成致密稳定的炭层,阻止泡沫进一步燃烧,从而达到协同阻燃的目的。     

反应型含磷多元醇/APP复配阻燃聚氨酯泡沫的制备及性能

以非丁基氧化锡为催化剂,通过甲基膦酸二甲酯(DMMP)与乙二醇(EG)酯交换反应,制备了含磷多元醇(DMMP-EG)。将DMMP-EG与聚磷酸铵(APP)作为复合阻燃剂,制备了阻燃硬质聚氨酯泡沫(RPUF),探讨了复配阻燃剂对RPUF力学性能、阻燃性能、热稳定性的影响。结果表明:DMMP-EG与APP复配阻燃RPUF,在提高阻燃性能的同时,力学性能显著提高;当DMMP-EG添加15份、APP添加30份时,泡沫的力学性能最佳,与纯RPUF相比,压缩强度提高了1.25%,冲击强度提高了101.53%;此时,极限氧指数(LOI)提高至21.7%,烟密度等级为40。热重(TG)分析结果表明:在氮气气氛中,750℃时的残炭率较纯RPUF提高了612.56%。阻燃体系呈现以凝聚相为主的气相-凝聚相双相阻燃特点。     

氧化亚铜/三氧化钼对RPUF阻燃抑烟性能的影响

比较了氧化亚铜(Cu_2O)与三氧化钼(MoO_3)填充可膨胀石墨(EG)/甲基磷酸二甲酯(DMMP)阻燃的硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)氧指数(LOI)、烟密度(SDR)、热释放速率(HRR)和残炭率等的差异,并对其力学性能、阻燃性、燃烧性能及炭层形貌等进行了研究。结果表明,抑烟剂的添加使比压缩强度先增加后降低,但对比冲击强度和氧指数的提高收效甚少。抑烟剂添加量为10份时效果最优,6份时抑烟效率最高,MoO_3的抑烟效果优于Cu_2O。添加抑烟剂显著降低了产烟量,提高了残炭率,对热释放速率和总热释放量(THR)的降低影响较小。抑烟剂的添加促进了成炭效应,炭层结构越致密,残炭率越高,单位质量烟密度等级(SDRpm)越小。     

可膨胀石墨复合阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能的影响

采用可膨胀石墨(EG)分别与三种不同类型的阻燃剂磷酸三乙酯(TEP)、三-(β-氯乙基)磷酸酯(TCEP)和氢氧化铝(ATH)进行复配,得到三种复合阻燃剂,并制备出具有高阻燃性能的硬质聚氨酯(PU)泡沫材料。通过极限氧指数(LOI)测试,对比了三种复合阻燃剂的阻燃效果,探讨了EG分别与三种阻燃剂的协同阻燃作用。结果表明:EG与三种阻燃剂之间均具有协同阻燃作用,但其存在一定差异,EG和ATH、TEP联用时可以得到较好的阻燃效果。     

聚氨酯／硅藻土泡沫复合材料的阻燃性能研究

以聚醚多元醇、聚酯多元醇、多异氰酸酯PAPI、阻燃剂TCPP和DMMP、硅藻土微粉等为原料,制备了硬质聚氨酯泡沫/硅藻土复合材料。研究了硅藻土和阻燃剂用量对复合材料性能的影响。结果表明,硅藻土用量增加,泡沫的密度和压缩强度增加,以低聚物多元醇总量100份、PAPI100份计,硅藻土用量30份,泡沫密度48 kg/m3,压缩强度192 kPa;阻燃剂TCPP和DMMP单用均可提升复合材料的热稳定性和阻燃性,但两种阻燃剂复配使用效果更好,当TCPP和DMMP按10份和30份复配时,得到的复合材料氧指数最高,达30. 5。     

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。     

氮磷协效阻燃聚氨酯-酰亚胺泡沫塑料

试验在笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)改性聚氨酯-酰亚胺(PUI)泡沫塑料的基础上,利用氮磷复合阻燃剂制备了氮磷协效阻燃聚氨酯-酰亚胺泡沫塑料,并对其阻燃及力学性能进行了研究。结果表明:只进行PEPA改性的PUI泡沫塑料拥有良好的力学性能,压缩强度比纯PUI泡沫塑料提高了55.6%;氮磷协效阻燃PUI泡沫塑料燃烧时,产烟量小,最大烟密度为24.70、烟密度等级为16.70;且生成厚而致密的炭层,氧指数达26.1%。     

含氟磷酸盐型离子液体对软质聚氨酯的协效阻燃研究

制备了复合阻燃软质聚氨酯泡沫(FPUF),研究了三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)、可膨胀型石墨(EG)和离子液体(IL)对FPUF泡沫的阻燃影响。利用氧指数(LOI)确定3种复合阻燃剂的最佳配比,通过热重(TG)和锥形量热(CCT)分析了阻燃剂对FPUF的阻燃和热稳定性的影响。结果表明,当MPP、EG、IL的质量比为7.5∶7.5∶2时,制备的阻燃FPUF的LOI达到最高27.5%;TG显示了FPUF/MPP/EG/IL的残炭量高于纯FPUF和FPUF/MPP/EG;CCT表明了热释放速率峰值和总热逐渐降低,烟释放量及CO生成率减少;因离子液的添加使炭层更加致密,3种阻燃剂协效阻燃,改善了阻燃效果,降低了火灾危险性。     

EG/DMMP阻燃聚氨酯酰亚胺泡沫塑料的研究

采用极限氧指数、拉伸试验机和扫描电子显微镜对可膨胀石墨(EG)和甲基膦酸二甲酯(DMMP)复配阻燃聚氨酯酰亚胺泡沫塑料(PUI)的阻燃性能、表面炭层形貌及力学性能等进行了研究。结果表明,阻燃剂添加量相同时,复配阻燃体系的极限氧指数值高于EG单独阻燃PUI,PUI/EG/DMMP体系的极限氧指数值由18.6 %提高至33.4 %;EG/DMMP的复配,减少了对泡孔结构的破坏,PUI/EG/DMMP燃烧后能生成更加连续和致密的炭层;阻燃剂添加量相同时,与EG单独阻燃PUI相比,EG/DMMP复配减少了对压缩性能的损害。     

TPP/EG在软质聚氨酯泡沫中协同阻燃作用的研究

采用磷酸三苯酯(TPP)和可膨胀石墨(EG)进行复配,通过一步法发泡工艺制备了具有阻燃性能的软质聚氨酯泡沫(FPUF)。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧和烟密度测试对FPUF的阻燃性能进行研究,探索了TPP与EG之间的协同阻燃作用。结果表明:TPP与EG之间存在一定的协同增强FPUF的阻燃性能。当TPP/EG配比为1/3、复配型阻燃剂用量为30份时,阻燃FPUF的LOI值达到25%。同时,复配型阻燃剂添加到FPUF中还能降低有焰燃烧时间,并起到一定的抑烟作用。     

EG阻燃热固性聚苯乙烯泡沫保温板的性能

以可发性聚苯乙烯(EPS)为基材,利用酚醛树脂(PF)作为包覆剂,可膨胀石墨(EG)作为阻燃剂,利用包覆法,制备了一种无卤环保、阻燃性能好、力学性能优良的热固性PS外墙泡沫保温板。研究了PF与EG对EPS保温板阻燃及力学性能的影响,探究了阻燃机理。结果表明,使用PF作为包覆剂制得的EPS/PF泡沫保温板力学性能尤其是压缩强度明显提高,当PF用量为90份时,LOI值可由18%提升至27.9%;阻燃剂EG的加入,使得保温板的阻燃性能及压缩性能进一步提高,当添加4份的EG时,保温板的压缩强度最高,LOI值达到了29.4%,垂直燃烧等级达到V–0级,残炭率由纯EPS的10%提高到50%。     

TMM的合成及TMM/APP对PUI泡沫阻燃性能的影响

以三聚氰胺和甲醛溶液为原料,合成了三羟甲基三聚氰胺(TMM),并将其与聚磷酸铵(APP)作为复配阻燃剂,采用聚酰亚胺预聚法制备了阻燃聚氨酯–酰亚胺(PUI)泡沫塑料。分析了TMM/APP对PUI泡沫塑料极限氧指数(LOI)、烟密度等级和炭层形貌的影响。结果表明,合成的TMM有较高的残炭率和最大热失重温度;随着TMM/APP用量的增加,泡沫的LOI增大,烟密度降低,当TMM与APP配比为1∶3时LOI最高可达31.2%;TMM能改善泡沫炭层多孔的缺点。     

水镁石／ATH／APP复合阻燃剂对UPR的阻燃、抑烟性能的影响

将水镁石、氢氧化铝(ATH)、聚磷酸铵(APP)这3种阻燃剂复配,并应用于不饱和聚酯树脂(UPR),得到阻燃型UPR复合材料。通过氧指数、垂直燃烧(UL94)、烟密度等级(SDR)、DSc-TG对阻燃复合材料的阻燃、抑烟及热稳定性能进行了研究,结果表明,在该复配阻燃体系中,水镁石、ATH、APP三者存在明显的协效作用,在水镁石：ATH：APP为2：1：1(质量比)、复合阻燃剂含量为40%时,复合材料氧指数达33．8%,垂直燃烧达FV-0级,烟密度等级为56．74,满足国家B_1级电器类热固性塑料的使用要求。     

可膨胀石墨/聚磷酸铵协效阻燃PUI泡沫塑料研究

通过添加可膨胀石墨(EG)和聚磷酸铵(APP)单组分阻燃剂及其复配阻燃剂,制备了聚氨酯–酰亚胺(PUI)泡沫塑料阻燃体系,并对其阻燃性能、热性能、表面碳层形貌及力学性能等进行了研究。结果表明,在相同阻燃剂添加量下,复配阻燃体系的极限氧指数(LOI)值高于单一阻燃剂阻燃体系,PUI/EG/APP体系的LOI值由18.6%提高至30.9%。热失重分析表明EG和APP间的相互作用导致了PUI/EG/APP体系在高温阶段的热降解速率下降,残炭率显著上升。扫描电镜分析表明PUI/EG/APP体系在燃烧后能生成更加连续和致密的炭层。在相同阻燃剂添加量的情况下,EG/APP复配使用能够减少EG对PUI压缩性能的损害。     

氢氧化铝/有机改性蒙脱土复合改性沥青性能研究

采用氢氧化铝(ATH)和两种有机改性蒙脱土(OMMT-C、OMMT-F)对沥青进行阻燃抑烟改性,旨在提高隧道沥青路面的阻燃抑烟性能。通过测试三大指标来评价ATH/OMMT复合改性沥青的常规性能,测试极限氧指数(LOI)与烟密度(SDR)来评价其阻燃抑烟性能,利用动态剪切流变(DSR)试验研究其流变性能。基于综合指数法优选出ATH/OMMT复合改性沥青的最佳复掺配比,通过热重(TG)试验分析了ATH/OMMT复合改性沥青的热解燃烧特性并建立了阻燃性能预测模型。研究结果表明,ATH/OMMT复合阻燃剂提高了沥青的稠度与软化点,降低了沥青的低温性能。当ATH掺量为10%(质量分数),OMMT-C掺量为3%(质量分数)时,复合改性沥青的综合性能最优,其极限氧指数大于23%,符合路用阻燃沥青的标准,同时烟密度相对基质沥青降低了33.9%,初始分解温度较基质沥青提高了3~6 ℃,分解残余量提高率最高可达61.3%。ATH/OMMT-C复合阻燃剂通过阻隔热交换通道提高了沥青的阻燃抑烟性能,通过增加沥青的弹性成分提高了沥青的复数模量与车辙因子,以及高温抗变形能力。     

新型增韧阻燃酚醛树脂泡沫塑料的研制

以聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)和季戊四醇(PER)为阻燃剂,聚乙二醇和玻璃纤维改性酚醛树脂为基体,制备改性阻燃酚醛泡沫塑料。通过对改性基体材料进行红外分析,对改性阻燃泡沫塑料进行扫描电镜、冲击强度、热稳定性以及阻燃性能测试,确定了聚乙二醇与复合阻燃剂用量对泡沫塑料性能的影响。结果表明:酚醛树脂100份,聚乙二醇12份,复合阻燃剂15份,制备的改性阻燃酚醛泡沫塑料具有优异的韧性和阻燃性能,其冲击强度为5.54 kJ/m2,达到B1难燃材料的标准。     

零ODP且无卤阻燃型聚氨酯硬泡的制备及性能研究

以粉状生物发泡剂(PU-88)为零ODP发泡剂,甲基磷酸二甲酯(DMMP)为主要阻燃剂,三氧化二锑(Sb2O3)为辅助阻燃剂,制备了零ODP且无卤阻燃型硬质聚氨酯泡沫(RPUF)。利用氧指数仪研究了阻燃聚酯多元醇和添加型阻燃剂对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响,并采用扫描电镜图分析了RPUF泡孔的大小及闭孔率。结果表明,随着阻燃剂(DMMP)用量的增加,氧指数(LOI)在上升到一定幅度后趋缓;当DMMP为泡沫总质量的25%时,可以制得力学性能、泡沫孔径和阻燃性能较佳平衡的阻燃泡沫材料。在该条件下,泡沫的压缩强度为0.408 MPa,泡沫平均孔径为70μm~150μm,闭孔率可达到96%,导热系数为0.0191W·(m·K)-1和LOI值达到32.1%;用DMMP与Sb2O3的复配使用效果更佳,LOI值达到32.6%。     

模板合成AC-Zn_2SnO_4对PVC热降解性能影响

通过活性炭模板法制备锡酸锌阻燃剂(AC-Zn_2SnO_4),并用X射线衍射仪(XRD)对其表征。将其应用于聚氯乙烯(PVC),采用极限氧指数(LOI)、烟密度研究了阻燃剂对PVC阻燃性能和力学性能的影响;通过热重-红外-质谱分析(TG-MS-IR)和扫描电子显微镜(SEM)研究了阻燃前后PVC热降解性和炭层形貌,探究其阻燃机理。结果表明:当AC-Zn_2SnO_4添加量在10质量份时,PVC的LOI为37.0%,烟密度等级为79.7%,断裂伸长率明显增加。在降解过程中释放最大强度的HCl,CO_2和—CH_3碎片所对应的时间提前,苯的释放量减少,残炭外表面形貌结构更为密实。     

无卤型阻燃聚氨酯泡沫塑料研究

选用可膨胀石墨(EG)作为阻燃剂制备了阻燃聚氨酯泡沫塑料,考察了EG的用量及其表面处理对材料的阻燃性能及力学性能的影响。结果表明,选择EG作为阻燃剂可以有效提高聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能;随着EG用量的增加,材料的阻燃性能提高,当EG用量为30%时,其氧指数(LOI)可达27%,但力学性能明显下降;采用聚乙烯醇或钛酸酯101对EG进行表面处理后,材料的力学性能明显改善,且聚乙烯醇优于钛酸酯。     

阻燃聚醚多元醇的制备及对聚氨酯泡沫阻燃性能的影响

以三聚氰胺、苯代三聚氰胺、甲醛、聚醚330n合成了一种含氮阻燃醚多元醇(N-RFPMPO),用红外线光谱分析仪(FTIR)对其结构进行了表征。将N-RFPMPO与多聚磷酸铵(APP)、膨胀型石墨(EG)复配用于制备阻燃聚氨酯泡沫塑料(PUF),通过极限氧指数(LOI)、热重分析、炭层形貌、压缩强度、冲击强度和表观密度对PUF的阻燃性能、热性能、物理性能进行了研究。结果表明:合成产物为N-RFPMPO;N-RFPMPO/APP-EG复配阻燃剂的加入能有效改善PUF的阻燃性能,当添加量为20%时,可以获得综合性能较好的PUF材料,其LOI从18.2%提高到33%;同时最大热降解速率降低了50%,650℃的残炭率最高达到47%;N-RFPMPO的加入不会对PUF的力学性能造成很大的影响,但是N-RFPMPO/APP-EG复配阻燃剂的加入使得PUF的压缩强度与冲击强度略有下降,表观密度上升。通过炭层的SEM分析,证明了阻燃剂的加入使PUF的阻燃性能有了较大改善。