热塑性塑料基/稻壳粉复合材料燃烧特性研究

应用锥形量热仪研究了稻壳粉填充常见热塑性塑料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)复合材料在燃烧过程中的燃烧行为.结果表明:在热辐射功率50 kW/m2下,PVC/稻壳粉的点燃时间最大;PE/稻壳粉和PP/稻壳粉的热释放速率曲线出现两个放热峰,而PVC/稻壳粉热释放速率曲线出现三个放热峰,其中PE-稻壳粉放热峰峰值最大;总热释放量由大到小依次为PE/稻壳粉、PP/稻壳粉和PVC/稻壳粉;在燃烧的早期阶段,PVC/稻壳粉质量损失率较大;但燃烧后PVC/稻壳粉的残余质鼍率最大.分析比较得出PE/稻壳粉和PP/稻壳粉复合材料两者的燃烧特性相近,而PVC/稻壳粉复合材料燃烧特性明显不同于前两者.     

MoO3/ZnO/APP对硬质PVC抑烟阻燃性能的影响

通过均匀实验设计方法研究了MoO3/ZnO/APP（聚磷酸铵）三元复合抑烟阻燃体系对硬质PVC复合材料的抑烟阻燃性能、力学性能和热稳定性的影响,用SPSS软件对试验结果进行了回归分析。结果表明,当MoO3、ZnO、APP分别为2.5份、3.5份和9份时,复合材料的协同抑烟阻燃性能最好,最大烟密度（SMD）由100降低到77.5,烟密度等级（SDR）由85.3降低到57.4,极限氧指数由44.5%提高到65.0%。复合材料的力学性能略有下降,拉伸强度由36.3MPa降至33.7MPa,断裂伸长率由48.1%降至44.7%。热重分析表明,MoO3/ZnO/APP三元复合抑烟阻燃体系使硬PVC失重温度范围变窄,最大失重温度降低了近50℃,而失重速率明显降低。     

热氧老化对无卤膨胀阻燃PP/LGF复合材料性能的影响

用熔融共混法制备了膨胀阻燃剂填充长玻纤增强聚丙烯(PP/LGF)复合材料,并采用热烘箱老化法,研究了140℃条件下不同热氧老化时间对复合材料热氧老化性能的影响。通过热分析、锥形量热、极限氧指数、垂直燃烧测试对其热解和燃烧性能进行了研究。结果表明,随着老化时间的延长,PP/LGF复合材料的极限氧指数值明显提高,且垂直燃烧等级基本保持不变;并且复合材料的热释放速率峰值、热释放速率平均值和总热释放速率值不断增大。热氧老化对PP/LGF复合材料的最大热失重速率所对应的温度无太大影响,但却显著降低了复合材料的起始分解温度。     

电缆燃烧烟气释放速率的实验研究

为系统地了解电缆在燃烧过程中烟气释放速率以及其与其他参数间的关系,利用锥形量热仪对YJV 4 6电缆的燃烧行为进行了分析。结果表明,电缆在不同外界热流强度下的燃烧行为是不同的。随着热辐射强度的增大,电缆燃烧时的烟气释放速率也随之增大。电缆燃烧时热量的释放滞后于烟气的释放,烟气释放速率随质量损失速率增加而增大。稳定燃烧状态下则表现为烟气释放速率降低,热释放速率增大。     

热塑性塑料基/稻壳粉复合材料的发烟特性

应用锥形量热仪研究稻壳粉填充常见热塑性塑料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)复合材料在燃烧过程中的发烟行为.结果表明:在热辐射功率50 kW/m~2下,PVC/稻壳粉复合材料点燃时间最长.燃烧早期阶段,PVC/稻壳粉的烟释放速率和总烟释放量远大于PE/稻壳粉和PP/稻壳粉.在整个燃烧过程中,PE/稻壳粉总烟释放量最大,PP/稻壳粉最小,PVC/稻壳粉的CO产生速率一直远大于其它两者,而PE/稻壳粉和PP/稻壳粉的CO产生速率相近.CO_2生成速率大小次序依次为PE/稻壳粉、PP/稻壳粉和PVC/稻壳粉.分析比较得出PE/稻壳粉和PP/稻壳粉复合材料两者的发烟特性相近,而PVC/稻壳粉复合材料发烟特性明显不同于前两者.     

T800碳纤维/环氧复合材料燃烧行为的实验研究

采用锥形量热仪、极限氧指数测试仪、垂直水平燃烧试验仪及扫描电镜等测试环氧树脂基体及T800碳纤维/环氧复合材料的燃烧特性、表面微观形貌及成炭行为。结果表明:50 kW/m2辐射强度下,相比环氧树脂基体,T800碳纤维/环氧复合材料的点燃时间、达到热释放速率峰值和最大烟释放速率峰值的时间分别延迟51、204、34 s,热释放速率峰值与烟释放速率峰值分别降低76%和59%。T800碳纤维/环氧复合材料的最大极限氧指数可达61.8%、垂直和水平燃烧等级分别为V-0和HB。T800碳纤维/环氧复合材料具有优异的防火性能,依据密集碳纤维束及燃烧后产生的包覆在表面形成炭层,实现双向阻燃及控烟。     

用锥形量热仪研究PS/MH复合材料燃烧性能

将聚苯乙烯(PS)树脂与改性后的氢氧化镁(MH)直接进行熔融复合制备PS/MH复合材料,采用锥形量热仪对复合材料的燃烧行为进行了研究.结果表明,加入20份MH可使PS的峰值热释放速率(HRRpeak)、峰值质量损失速率(MLRpenk)和峰值生烟速率(SPRpeak)分别降低57.9%,40.9%和52.1%,引入MH后复合材料的热释放速率(HRR)、质量损失速率(MLR)和生烟速率(SPR)等燃烧性能参数均显著降低.材料的燃烧时间延长,分解速率减小.随着MH含量增加.复合材料的燃烧性能参数均明显降低.表现出良好的阻燃性和抑烟性.     

用锥形量热仪研究阻燃聚丙烯的燃烧行为

采用锥形量热仪比较了溴系阻燃聚丙烯、无卤阻燃聚丙烯的燃烧行为。结果表明:按UL94标准测试V-0阻燃等级的阻燃聚丙烯复合材料,采用无卤阻燃体系比采用溴系阻燃体系具有更低的热释放速率、烟生成速率和总烟释放量。     

粉煤灰及其与红磷复配阻燃EVA复合材料的性能

以乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)为基体树脂,粉煤灰(FA)为复配阻燃剂,通过添加协效阻燃剂红磷(RP)制得EVA/FA/RP复合材料。采用极限氧指数(LOI)测试、锥形量热仪测试、烟密度测试等研究了复合材料燃烧性能和生烟性能,并探讨了其阻燃及抑烟机理。结果表明:w(EVA)为50%,w(FA)为47%,w(RP)为3%时,制备的复合材料的LOI最高,达到了25.6%;与纯EVA相比,复合材料的热释放速率、质量损失、烟生成速率均显著降低,表现出良好的阻燃性能;在点火和未点火情况下,复合材料均表现出良好的抑烟性能。     

木粉填充HDPE/PVC复合材料的热稳定性及流变行为

以聚磷酸铵(APP)和Al(OH)3为阻燃剂,通过熔融挤出制备了具有阻燃性能的高密度聚乙烯/聚氯乙烯(HDPE/PVC)基木塑复合材料,研究了PVC对木塑复合材料热稳定性及流变行为的影响。热失重分析结果表明:APP和PVC均可促进木粉成炭,同时提高了HDPE的热稳定性;流变测试结果表明:PVC与木粉的相容性较HDPE要好,并能促进木粉在体系中均匀分散,改善木塑复合材料体系的加工流动性;锥形量热测试结果表明:PVC脱氯、Al(OH)3热分解均吸收大量热量,可降低复合材料的热释放速率与热释放总量。     

聚氯乙烯/竹炭贴面复合材料的燃烧特性研究

以竹炭（BC）和聚氯乙烯（PVC）为原料,通过熔融混炼热压后进行贴面,制备不同贴面PVC/BC复合材料。采用锥形量热、热失重、热重红外联用分析对不同贴面PVC/BC的燃烧行为与烟气生成特性进行表征,综合评价其燃烧安全性。结果表明,PVC单贴面提高材料的热稳定性,600 ℃时残炭量达67.99 %,且HCl及燃烧初期的芳烃生成更少,但不利于控制总热释放量;增加薄木贴面后,材料的初始热解提前、热解速度增加,热释放速率峰值（423.91 kW/m²）,总热释放量（76.63 MJ/m²）和总烟释放量（2 121.51 m²/m²）均最高,600 ℃时残炭量仅为41.78 %,有害气体释放量较多;贴面易使烟气释放更持久,但有利于燃烧初期抑烟,火灾初期提供更大的安全撤离机会,作为家居装饰材料应用具有一定前景。     

纳米水滑石对PVC热稳定性和烟密度的影响

研究了纳米水滑石（nano—HT）对聚氯乙烯（PVC）热稳定性和燃烧烟密度的影响。采用原位聚合并熔融加工得到PVC／纳米水滑石复合材料，纳米水滑石在PVC基体中分散均匀，分散尺度小于100nm。随着纳米水滑石含量增加，PVC／nano—HT复合材料的热分解温度和刚果红变色时间增加，热稳定性提高；分散均匀的纳米水滑石对PVC具有良好的抑烟效果，当PVC／nano—HT复合材料中纳米水滑石含量为1．25％和2．5％时，最大烟密度分别比空白PVC低40％和60％左右。     

原位聚合法PS／蒙脱土复合材料燃烧性能的研究

采用原位聚合法分别制备了聚苯乙烯／有机蒙脱土（PS／OMMT）复合材料和聚苯乙烯／无机蒙脱土（PS／MMT）复合材料、用锥形量热仪测量测试了复合材料的燃烧性能，结果发现复合材料的热释放速率、质量损失速率、生烟速率等均显著降低，说明复合材料具有阻燃性。通过分析材料的燃烧性能和燃烧残余物，探讨了其可能的阻燃机理。还考察了原位聚合法对聚合转化率的影响。研究表明原位聚合法制备的PS／蒙脱土复合材料是一种阻燃效能高、环境友好且实际可行的阻燃体系。     

锥形量热法研究木质素基膨胀型阻燃剂对环氧树脂阻燃抑烟效果

以来自自然界储量第二的木质素作为膨胀型阻燃剂的基体,通过接枝氮、磷元素成功合成碳源、酸源、气源三位一体的木质素基膨胀型阻燃剂（Lig-T）,实现了良好的阻燃性能。将Lig?T按照不同含量添加到环氧树脂（EP）中制备EP/Lig-T复合材料,以锥形量热测试考察复合材料的热稳定性能和阻燃性能,并重点考察复合材料在接近真实火灾事故时的热释放和烟释放规律。结果表明,当Lig-T含量为20 %（质量分数,下同）时,复合材料的热释放速率峰值为1 374 kW/m²、热释放总量为41.63 MJ/m²、烟释放总量为1 634 m²/m²,与EP参比试样的数值相比,均呈现下降的趋势,燃烧结束的残炭率从4.26 %增至10.01 %。基于气相和凝聚相的协效阻燃机理,木质素作为膨胀型阻燃剂的碳源使得复合材料在高温条件下具备更好的成炭效果,在燃烧过程中形成稳定且致密的炭层结构,在实现高效阻燃的同时减少有毒烟气的释放,降低火灾的危害。     

羟基锡酸锌-还原氧化石墨烯杂化材料与氢氧化镁对PVC的协效阻燃作用

将自制的羟基锡酸锌（ZHS）还原氧化石墨烯（RGO）杂化材料（ZHS-RGO）和氢氧化镁（MH）协效应用于软质聚氯乙烯（PVC）中。通过氧指数测定仪、微型量热测定仪和锥形量热仪分析了ZHS和ZHS-RGO杂化材料分别与MH协效对软质PVC阻燃及消烟性能的影响。结果表明,ZHS和ZHS-RGO与MH协同应用在PVC中具有很好的协同阻燃抑烟效果;样品PVC/10ZHS-RGO/5MH的热释放速率峰值为436 kW/m2,烟释放总量为23.62 m2,相比于PVC/10ZHS/5MH分别降低了38.8 %和12.0 %;杂化材料中的RGO具有良好的物理阻隔作用。     

阻燃抑烟型聚乳酸/竹粉复合材料性能研究

采用模压成型法制备了氢氧化铝（ATH）、聚磷酸铵（APP）及APP+ATH阻燃型聚乳酸/竹粉(PLA/BF)复合材料,通过扫描电子显微镜考察了复合材料拉伸断面和燃烧后炭层的微观结构,并对其力学性能、热稳定性能和燃烧性能进行了测试。结果表明,阻燃剂的引入均降低了复合材料的力学性能,但显著提高了热稳定性,600 ℃时复合材料的残炭率分别达到了20.3 %、27.9 %和26.3 %;ATH对复合材料具有显著的抑烟效果,但抑热作用较APP要差,而ATH与APP复合阻燃剂使复合材料兼具较好的抑热作用和抑烟效果。     

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。     

Synergistic flame retardant effects of activated carbon and molybdenum oxide in poly(vinyl chloride)

The synergistic effects of activated carbon (AC) and molybdenum oxide (MoO₃) in improving the flame retardancy of poly(vinyl chloride) (PVC) were investigated. The effects of AC, MoO₃ and their mixture with a mass ratio of 1:1 on the flame retardancy and smoke suppression properties of PVC were studied using the limiting oxygen index and cone calorimeter tests. It was found that the flame retardancy of the relatively cheaper AC was slightly weaker than that of MoO₃. In addition, the incorporation of AC and MoO₃ greatly reduced the total heat release and improved smoke suppressant property of PVC composites. When the total content of AC and MoO₃ was 10 phr, PVC/AC/MoO₃ had the lowest peak heat release rate and peak smoke production rate values of 173.80 kW m^?2 and 0.1472 m² s^?1, which represented reductions of 47.3 and 59.9%, respectively, compared with those of PVC. Furthermore, thermogravimetric analysis and gel content tests were used to analyze the flame retardant mechanism of AC and MoO₃, with results showing that AC could promote early crosslinking in PVC. Char residue left after heating at 500 °C was analyzed using scanning electron microscopy and Raman spectroscopy, and the results showed that MoO₃ produced the most compact char, with the smallest and most organized carbonaceous microstructures. © 2017 Society of Chemical Industry