IFR/AHP和IFR/EG阻燃发泡聚氨酯的应用研究

将次磷酸铝(AHP)及膨胀石墨(EG)与膨胀阻燃剂(Orient IFR603)进行复配后添加到聚氨酯中制备阻燃硬质发泡聚氨酯(RPUF)材料,研究了IFR/AHP和IFR/EG阻燃发泡聚氨酯材料的阻燃性能、表观密度、力学性能及热降解行为、泡孔结构。结果表明,AHP及EG与IFR对阻燃聚氨酯泡沫材料具有一定的协效作用。IFR及IFR/AHP阻燃体系的加入会使得RPUF的压缩性能有所提升,但IFR/EG阻燃体系降低了材料的压缩性能。阻燃剂的加入改变了聚氨酯泡沫体系的热降解过程。阻燃剂的加入对聚氨酯泡沫材料的泡孔影响不大,阻燃剂的加入使RPUF材料燃烧后碳层更加的致密和均匀。     

膨胀型无卤阻燃环氧树脂的制备及性能

采用新型磷系阻燃剂(FR)与聚磷酸铵组成的膨胀型阻燃剂(IFR)制备了膨胀型无卤阻燃环氧树脂(EP)材料.通过氧指数、热失重和扫描电镜等研究IFR对环氧树脂的阻燃性能、热降解行为及微观结构的影响.结果表明:加入IFR使材料的阻燃性能明显提高,IFR/EP的氧指数达到37.6%.600℃时IFR/EP的残炭量较纯EP从21.24%增至43.08%.扫描电镜观察发现.经IFR阻燃的EP在燃烧时形成了由封闭孔洞构成的均匀闭孔结构炭层,表明IFR对EP材料具有良好的膨胀阻燃效果.     

高抗冲聚苯乙烯的阻燃及增韧研究

采用十溴二苯醚(DBDPO)和三氧化二锑(Sb_2O_3)为阻燃复合体系对高抗冲聚苯乙烯(HIPS)进行阻燃改性,研究了阻燃复合体系对HIPS共混材料阻燃性能和力学性能的影响.结果发现:当DBDPO与Sb_2O_3的质量比为3:1时,HIPS共混材料的氧指数达到28%,阻燃效果较好,同时力学性能损失较小;加入无机阻燃剂可以抑制HIPS共混材料燃烧,明显降低发烟量;并比较了增韧剂种类和用量对HIPS共混材料阻燃性能和力学性能的影响.     

碱木质素/聚磷酸铵膨胀阻燃聚氨酯泡沫的制备及性能研究

采用一步发泡法制备出聚氨酯泡沫(PUF),将精制碱木质素与聚磷酸铵(APP)按不同比例组成膨胀阻燃剂(IFR)并添加到PUF中,制得碱木质素/聚磷酸铵膨胀阻燃聚氨酯泡沫(PUF/IFR)。通过极限氧指数(LOI)测试、热重分析(TG)、扫描电镜(SEM)考察了PUF/IFR材料的阻燃性能、热降解行为、成炭性能及残炭微观形貌。结果表明:当碱木质素与APP的复配比为1:6、IFR添加量为30%时,PUF/IFR的LOI值达到26.3%。IFR的加入形成了连续致密的炭层附着在材料表面,降低了材料的热降解速率,提高了残炭率,从而改善了材料的热稳定性和阻燃性能。     

针状硅灰石对阻燃HIPS材料性能和形态的影响

通过在阻燃高抗冲聚苯乙烯(HIPS)材料中加入不同用量的针状硅灰石的试验研究,发现一定用量的硅灰石可提高阻燃HIPS材料的断裂伸长率、弯曲弹性模量、耐热性和加工性能,而对阻燃HIPS材料的拉伸强度、冲击韧性和阻燃性能基本上无影响。扫描电子显微镜观察显示,硅灰石以一定长度的针状细条嵌入HIPS基体中,起到部分玻璃纤维的改性作用,阻燃HIPS材料的冲击断面仍为韧性断裂。     

蒙脱土/IFR/PP复合材料的制备及其性能研究

通过对聚丙烯(PP)进行改性,探讨在加入无卤膨胀型阻燃剂(IFR)后,再加入不同比例的纳米有机蒙脱土(OMMT)条件下,对于聚丙烯(PP)在阻燃性能,力学性能,以及微观形态上产生的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、SEM图像、红外和热重分析以及力学性能测试等,研究MMT对以聚丙烯和IFR为基体的材料的阻燃特性和力学性能的影响。实验结果表明:蒙脱土加入以IFR与聚丙烯复合的基体当中,其自身并未与材料形成插层结构,并且使得IFR原有的膨胀性受到抑制,材料的氧指数下降,成炭作用降低,整体的阻燃效果下降;但是蒙脱土的加入又使得材料的热稳定性提高,耐热性变好。蒙脱土在材料当中作为应力集中点,导致材料的内应力加大,力学性能变差。     

IFR与MMT协同阻燃PP的性能研究

本实验通过对聚丙烯(PP)进行改性,探讨在加入无卤膨胀型阻燃剂(IFR)后,再加入不同比例的蒙脱土(MMT)条件下,对于聚丙烯(PP)在阻燃性能,力学性能,以及微观形态上产生的影响。通过氧指数、垂直燃烧、SEM图像、红外和热重分析以及力学性能测试等,研究MMT对以聚丙烯和IFR为基体的材料的阻燃特性和力学性能的影响。实验结果表明:蒙脱土加入以IFR与聚丙烯复合的基体当中,其自身并未与材料形成插层结构,并且使得IFR原有的膨胀性受到抑制,材料的氧指数下降,成炭作用降低,整体的阻燃效果下降;但是蒙脱土的加入又使得材料的热稳定性提高,耐热性变好。蒙脱土在材料当中作为应力集中点,导致材料的内应力加大,力学性能变差。     

三嗪类成炭剂的合成及对聚丙烯的阻燃

以三聚氯氰、二乙醇胺和乙二胺为原料,设计并合成了一种新型三嗪类成炭剂(CA),将其与聚磷酸铵(APP),三聚氰胺(MA)复配成膨胀型阻燃剂(IFR),并用其对聚丙烯(PP)进行阻燃.使用混料设计的方法研究了CA对阻燃PP体系的阻燃性能和力学性能的影响.结果表明.所复配的IFR极大地改善了PP的阻燃性能.当IFR是由80.3%(质量分数,下同)的APP、13.0%的MA和6.7%的CA组成时,IFR对PP体系具有最有效的阻燃性.当PP中IFR加入量为30%时,阻燃PP体系的的极限氧指数(LOI)达到35.5%;当IFR加入量仅为25%时,阻燃PP体系的的阻燃性能也通过UL-94 V-0级,LOI值达到32.5%.     

膨胀型无卤阻燃ABS的制备及性能研究

采用聚磷酸铵与季戊四醇组成的膨胀型阻燃剂(IFR)制备了膨胀型无卤阻燃ABS材料。研究了IFR对ABS炭化行为、微观结构、阻燃性能、力学性能及加工性能的影响。TG分析显示,IFR的加入使材料的残炭量显著增加,650℃时ABS的残炭量由不加入IFR时的1.9%增至21.32%;SEM观察发现,经IFR阻燃的ABS材料燃烧时形成了由无数封闭孔洞构成的蓬松焦化炭层,表明IFR对ABS材料具有良好的膨胀阻燃效果。在ABS/IFR(70/30)体系中加入适量的自制增容剂及有机蒙脱土制备的膨胀型无卤阻燃ABS材料具有较好的力学性能、加工性能及阻燃性能。     

高抗冲聚苯乙烯/微胶囊红磷/膨胀石墨阻燃材料的制备及性能研究

用熔融混合法制备了高抗冲聚苯乙烯(HIPS)/微胶囊红磷(MRP)/膨胀石墨(EG)无卤阻燃材料.用氧指数法、垂直燃烧及热重分析等方法研究了EG/MRP复配阻燃剂对高抗冲聚苯乙烯的阻燃作用,并对阻燃前后的HIPS复合阻燃材料进行了红外分析。结果表明,MRP和EG复配,可以使HIPS的氧指数提高到27%,垂直燃烧级别达到FV-0(1.5 mm);但是MRP与EG之间不存在协同阻燃效应;复配阻燃剂的作用机理为凝聚相阻燃机理,抗滴落剂的加入可以有效阻止材料燃烧时的滴落,提高材料的阻燃级别。     

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LGFPP的阻燃性能研究

将有机蒙脱土(OMMT)和水滑石(LDH)分别与膨胀阻燃剂(IFR)构成阻燃体系,对长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)复合材料进行阻燃改性,通过极限氧指数(LOI)和锥形量热仪(CONE)测试,对比研究了两种体系阻燃LGFPP的阻燃性能及阻燃机理。结果表明:当OMMT质量分数为2%时,复合材料的LOI达到最大值24.2%,且垂直燃烧达到了UL-94 V-0级;当LDH质量分数为1%时,LOI达到最大值23.3%,而垂直燃烧等级仍为V-1级。以炭层阻隔的IFR/OMMT体系比以稀释阻燃的IFR/LDH体系更加有效地改善LGFPP的阻燃性能。     

不同芳基磷酸酯与膨胀型阻燃剂复配阻燃PP的研究

采用间苯二酚双(二苯基)磷酸酯(RDP)、双酚A双(二苯基)磷酸酯(BDP)、磷酸三甲苯酯(TCP)和异丙苯基磷酸酯(IPP)作为阻燃协效剂与膨胀型阻燃剂(IFR)复配阻燃聚丙烯(PP)。研究了芳基磷酸酯的种类对PP/IFR复合材料阻燃性能、热稳定性能和力学性能的影响,并通过热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)等对材料进行了表征。结果表明:芳基磷酸酯对PP/IFR复合材料具有一定的协同阻燃作用。当芳基磷酸酯用量为5.0%时,PP/IFR/TCP、PP/IFR/IPP、PP/IFR/RDP和PP/IFR/BDP复合材料的氧指数(OI)由PP/IFR的28.5%分别提高到29.5%、30.0%、30.5%和29.5%,垂直燃烧级别由UL 94V-1级提升至UL 94V-0级;同时,RDP和BDP可提高PP/IFR复合材料的热稳定性能,500℃时的残余率分别高达15.4%和12.9%。此外,RDP和BDP的加入有利于IFR粒子的分散,从而改善了材料的力学性能。     

HIPS/OMMT复合材料炭渣结构对阻燃性能的影响

采用熔融插层法制备了高抗冲聚苯乙烯/有机蒙脱土(HIPS/OMMT)和高抗冲聚苯乙烯/蒙脱土(HIPS/MMT)复合材料,并通过锥形量热仪评价了复合材料的阻燃性能;采用数码相机、扫描电镜(SEM)观察了燃烧残余物结构,对残余物结构进行了热重(TGA)分析。结果表明:OMMT的加入显著提高了复合材料以热释放速率表征的阻燃性能,而HIPS/MMT复合材料的阻燃性能提高不明显;HIPS/OMMT纳米复合材料燃烧热释放速率峰值时形成了皮窝复合炭渣结构,皮层组分主要为硅酸盐及部分难分解的碳质物质,热稳定性较高,窝层起膨胀炭层的作用,二者共同起阻燃作用。     

无卤阻燃HIPS的研究

采用熔融法制备包括可膨胀石墨(EG)、红磷(RP)、氢氧化铝(ATH)体系的阻燃高抗冲聚苯乙烯(HIPS)复合材料;采用锥形量热仪、氧指数、垂直燃烧法研究其对HIPS的阻燃性能的影响。结果表明:HIPS/EG/RP-ATH复合材料的热释放速率及其峰值。质量损失速率等燃烧性能参数继续降低,且火灾性能指数和氧指数大幅提高,UL 94垂直燃烧可以达到FV-0级;结合复合材料燃烧残余物形态,发现EG和RP之间具有明显的协同阻燃效应。     

层状阻燃结构对PBT/IFR复合材料性能的影响

通过熔融共混和模压成型技术制备了聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)/膨胀型阻燃剂(IFR)共混和层状复合材料,其中层状复合材料为3层阻燃结构,内层为非阻燃层(纯PBT),内层外面两层为阻燃层(PBT/IFR)。通过UL94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)以及拉伸和冲击性能测试对比分析了两种复合材料的阻燃性能和力学性能。结果表明,与PBT/IFR共混复合材料相比,PBT/IFR层状复合材料的阻燃性能提高幅度更大,虽然低IFR含量下其力学性能低于共混复合材料,但随着IFR含量增加,力学性能下降幅度更小。当层状复合材料中的阻燃层/非阻燃层/阻燃层的厚度比为1.5 mm/1 mm/1.5 mm,即IFR质量分数为22.5%时,其拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度与相同IFR用量下的共混复合材料相当,而阻燃性能与IFR质量分数为30%的共混复合材料相当,其UL 94阻燃等级达到V–0级,LOI提高到24.4%。这表明,采用层状阻燃可控受限结构,可在较低的IFR用量下更好地提高PBT/IFR复合材料的阻燃性能,同时减缓了力学性能下降的幅度。     

Nickel-Aluminum Hydrotalcite for Improving Flame Retardancy and Smoke Suppression of Intumescent Flame Retardant Polypropylene: Preparation,Synergy, and Mechanism Study

Intumescent flame retardants (IFR) are widely used in the field of flame retardant polypropylene (PP), but their flame retardant efficiency and smoke suppression properties need to be further improved. Herein, a Ni-Al LDH (layered double hydroxide) is obtained successfully by coprecipitation and microwave hydrothermal technique and used as a synergist to improve the flame-retardant and smoke-suppression properties of triazine-based IFR. The results showed that IFR/Ni-Al LDH exhibited the best synergistic effect when the IFR is replaced by 5 wt% Ni-Al LDH. 17 wt% IFR/Ni-Al LDH enabled the PP composites to achieve UL-94 V-0 rating with a high LOI of 29.8%. Besides, the introduction of Ni-Al LDH effectively decreased the heat and smoke release of the PP/IFR composites due to its catalytic charring effect. This is mainly attributed that the introduction of metal ions in Ni-Al LDH effectively improved the strength and crosslinking degree of char layer and promoted the formation of a cohesive and dense char layer. The formed high-quality char layer effectively exerted the barrier effect in condensed phase. Therefore, the PP/IFR/Ni-Al LDH composites exhibited excellent flame-retardant and smoke-suppression performance. This investigation provided a facile way to prepare environment-friendly and high-performance flame retardant PP composites with wide application prospects.     

PP/LGF复合材料的膨胀性阻燃与协效阻燃性能

采用膨胀型阻燃剂(IFR)及协效剂海泡石(SP)对长玻璃纤维增强聚丙烯(PP/LGF)复合材料进行阻燃,通过双螺杆挤出机制备了PP/LGF母粒,IFR母粒和SP母粒,然后将这3种母粒通过注塑机制备了PP/LGF/IFR/SP复合材料,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试、锥形量热仪、热重分析、扫描电子显微镜、力学性能测试等表征PP/LGF各阻燃复合体系的性能。结果表明,当IFR质量分数为22%时,PP/LGF/IFR阻燃复合材料的LOI为28.8%,且垂直燃烧等级达到V–0级;锥形量热仪测试结果表明加入IFR及SP后阻燃复合体系的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;SP质量分数为1%,IFR质量分数为21%的PP/LGF/IFR/SP阻燃复合材料LOI为29.6%,垂直燃烧等级达到V–0级,热释放速率峰值和总热释放量得到有效降低,热稳定性最好,且燃烧时产生致密的炭层覆盖于玻璃纤维表面,同时加入1%SP后复合材料的力学性能下降幅度相对较小。     

聚磷酸铵阻燃体系对HIPS/OMMT阻燃研究

将钠基蒙脱土(Na~ -MMT)有机化改性,制成有机蒙脱土(OMMT),采用熔融插层法分别制备HIPS/OMMT复合材料和聚磷酸铵(APP)体系阻燃的HIPS/OMMT复合材料。结果表明,HIPS/OMMT复合材料具有一定的阻燃性能,但阻燃性能的提高比较有限;与仅添加OMMT时相比,APP体系阻燃的HIPS/OMMT复合材料的阻燃性和抑烟性均得到进一步提高,以APP、季戊四醇(PER)和硼酸锌(ZB)为膨胀型阻燃剂对HIPS/OMMT复合材料阻燃性和抑烟性的提高更为显著。力学性能测试结果表明,APP体系的加入对复合材料的拉伸强度和冲击强度都有负面影响。     

三嗪膨胀阻燃剂/硅酸镁协效阻燃TPU的制备及性能研究

以三嗪成炭发泡剂（CFA）及聚磷酸铵（APP）复配成膨胀阻燃剂(IFR),以硅酸镁(MgSiO3)为协效剂添加到热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中制备阻燃TPU材料,研究了阻燃TPU材料的阻燃性能、力学性能、热降解行为和炭层的表面形貌。结果表明,纯TPU材料的极限氧指数仅为22.0 %,在空气中极易燃烧,当IFR添加量为28 %（质量分数,下同）,MgSiO3添加量5 %时,材料的极限氧指数提高到37.1 %,通过UL 94 V-0级,表现出很好的阻燃效果;但是IFR/MgSiO3的加入使材料的拉伸强度和断裂伸长率明显下降,也使得TPU材料的起始热分解温度提前,最大热降解速率峰值降低,同时材料的残炭量得到了很大程度的提高。