一种膨胀阻燃PP体系及其阻燃性能研究

研究了膨胀型阻燃剂三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和季戊四醇(PER)对PP阻燃性能的影响。采用垂直燃烧测试仪、锥形量热仪和扫描电子显微镜进行了PP/MPP/PER复合材料的阻燃性能、残碳形貌分析。结果表明,MPP与PER的质量比为3∶2时,阻燃剂总质量分数为25%就能达到UL94V-0等级,阻燃效果最好。     

PP-g-MAH对SEBS/PP/MH/EG阻燃复合体系结构与性能的影响

在氢氧化镁(MH)与可膨胀石墨(EG)复配阻燃石蜡油改性苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)/聚丙烯(PP)共混物(O-SEBS/PP)体系中,用马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)增容,研究其对O-SEBS/PP/MH/EG阻燃复合体系结构和性能的影响。结果表明:以一定量的PP-g-MAH代替基体中的PP增容后,复合材料在保持UL94垂直燃烧V-0级的同时,拉伸强度(σmax)与100%定伸强度(σ100)随着PP-g-MAH用量的增加而增大,在质量分数为6%时,分别为13.4 MPa和9.0 MPa,较未添加PP-g-MAH时分别提高13.6%和76.5%;撕裂强度则下降4.0%。复合材料的毛细管流变实验和淬断面扫描电子显微照片分析表明:PP-g-MAH的加入改善了复合材料中MH、EG与O-SEBS/PP共混物基体间的界面黏合力,提高了相容性。     

PP-g-MAH增容膨胀阻燃聚丙烯体系的研究

利用熔融共混制备了聚丙烯/膨胀型阻燃剂/马来酸酐接枝聚丙烯(PP/IFR/PP-g-MAH)阻燃复合材料。通过极限氧指数、热重分析、扫描电子显微镜及力学性能测试研究了PP-g-MAH对阻燃复合材料的阻燃性、热稳定性、微观形貌及力学性能的影响。结果表明,PP-g-MAH作为相容剂,当添加5 %的PP-g-MAH时,复合材料的极限氧指数达到30 %, 垂直燃烧达到UL 94 V-0级;随着PP-g-MAH含量的增加,阻燃剂和基体PP之间的界面作用力提高,体系的拉伸强度和弯曲强度均有提升,冲击强度减小幅度不大;与未加PP-g-MAH的复合材料相比,添加相容剂的复合材料成炭率明显提高。     

KH550改性PEPA对PP/IFR体系阻燃、耐水和力学性能的影响

利用硅烷偶联剂KH550对季戊四醇磷酸酯(PEPA)进行表面改性,得到Si-PEPA,将其与三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR)对聚丙烯(PP)进行阻燃改性。研究了KH550改性PEPA对PP/IFR体系阻燃、耐水和力学性能的影响。利用极限氧指数(LOI)仪、垂直燃烧(UL94)仪、锥形量热(CONE)仪对阻燃PP的燃烧性能进行测试,结果表明,当IFR的添加量为20%时,PP/MPP/Si-PEPA体系可以达到UL94 V-0级,氧指数达到32.5%,最大热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)都较PP/MPP/PEPA体系有明显降低。热重分析(TGA)显示,经KH550处理后,PP/IFR材料的热稳定性显著提高。经70℃热水浸泡72 h后,PP/MPP/Si-PEPA材料仍然可以通过UL94 V-1级。同时,KH550对PEPA的表面处理也提高了PP/IFR材料的力学强度。     

氧化亚镍在RTB-IFR膨胀阻燃体系中的协效作用

将氧化亚镍(NiO)与膨胀阻燃剂(RTB-IFR,未添加协效剂成分)复配,应用在聚丙烯(PP)复合材料中以研究NiO的阻燃协效作用。探讨了NiO对膨胀阻燃PP复合材料的阻燃性能、力学性能及热降解行为的影响。结果表明,在PP中单独添加20%RTB-IFR阻燃剂,PP复合材料具有较好的阻燃性能,氧指数为31.8%,3.2 mm样条能通过UL94 V-0级。当RTB-IFR阻燃剂中加入5%NiO时,PP复合材料的阻燃性能明显得到提高,氧指数达到33.6%,1.6 mm样条即能通过UL94 V-0级。同时,NiO对PP复合材料的力学性能影响较小。NiO的引入改变了RTB-IFR及RTB-IFR/PP体系的热降解过程,降低了PP复合材料的热分解速率,提高了复合材料高温时的残炭量和热稳定性。     

PP-g-MAH/OMMT阻燃母料的制备及其在PP中的应用

以聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)和有机蒙脱土(OMMT)为原料,通过熔融插层制备了PP-g-MAH/OMMT纳米复合阻燃母料,利用X射线衍射(XRD)及热失重分析(TGA)对其进行了表征,并将其与碱式硫酸镁晶须(MOS)复配,制备了阻燃性能及力学性能优良的阻燃PP。结果表明,PP-g-MAH能够插层进入OMMT层间,形成插层型纳米复合物;PP-g-MAH/OMMT中PP-g-MAH的外推起始失重温度由纯PP-g-MAH的269.8℃提高到375.6℃。以PP-g-MAH/OMMT及MOS制备的阻燃PP的热释放速率峰值(PHRR)和平均热释放速率(MHRR)分别为163.7kW/m2和117.9kW/m2,比基体树脂下降了80.3%和70.9%。     

环氧树脂包覆MPP阻燃EVA的研究

通过原位聚合法制备了以环氧树脂(EP)为壁材,三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)为芯材的环氧包覆三聚氰胺聚磷酸盐(EPMPP),将其与二乙基次磷酸铝(ADP)复配后制备了阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)复合材料,并对阻燃材料材料进行了极限氧指数、UL 94垂直燃烧测试以及热失重分析表征。结果表明,当ADP与EPMPP质量比为2:1、添加量为40%(质量分数,下同)时,阻燃复合材料的极限氧指数达到最高值31%,UL 94垂直燃烧测试达V-0级;EVA/ADP/EPMPP阻燃复合材料的初始分解温度为303℃,850℃时残炭量为18%,较EVA/ADP/MPP阻燃复合材料有较大幅度的提高。     

新型三嗪类复配阻燃剂对PP阻燃及力学性能的影响

研究了新型三嗪类复配阻燃剂(MPP/CA)对聚丙烯(PP)的阻燃作用。结果表明,当蜜胺聚磷酸盐(MPP)与三嗪成炭剂(CA)以质量比2∶1复配,添加量为25%时,对PP的阻燃作用最好,PP的氧指数达到最大,UL94等级为V-0。同时,随着阻燃剂添加量的增加,PP的缺口冲击强度及拉伸强度逐渐降低,而弯曲模量逐渐增加。通过热重(TG)和扫描电镜(SEM)表征,添加MPP/CA使得PP在燃烧时分解过程加快并生成更多的残炭量,形成致密、连续的膨胀炭层,有效阻止基体与空气热量的交换,从而达到阻燃作用。通过抗析测试,MPP/CA抗析出能力优于市售的阻燃剂。该阻燃剂属于无卤阻燃剂,符合当今阻燃剂发展的趋势。     

ALPi/MPP/FeCo-MOF协效阻燃PBT/PP复合材料的研究

制备了一种双金属协效阻燃剂(FeCo-MOF),研究了二乙基次膦酸铝(ALPi)/三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)/FeCo-MOF协效阻燃聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚丙烯(PBT/PP)复合材料的性能。结果表明：当ALPi/MPP/FeCo-MOF的质量比为13.00∶6.50∶0.60时,阻燃PBT/PP复合材料的极限氧指数为32%,UL-94垂直燃烧阻燃等级为V-0级,800℃时残炭率达8.97%。     

尼龙66/蜜胺聚磷酸盐阻燃体系的增韧改性研究

采用马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、聚丙烯(PP)和(乙烯/丙烯酸酯/马来酸酐)共聚物(E/AK/MAH)对尼龙66/蜜胺聚磷酸盐(PA66/MPP)阻燃体系进行增容、增韧改性研究。以极限氧指数和力学性能测试结果对体系的性能进行了综合评价,以扫描电子显微镜对阻燃体系冲击断面的微观形貌进行了分析。结果表明,当改性PA66/MPP阻燃体系中MPP、PP与E/AK/MAH的质量比为5∶2∶1时,组分分散均匀,体系综合性能相对较好。     

纳米SiO_2对MPP/PEPA阻燃PP性能的影响

采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)为复配阻燃剂,制备了无卤阻燃聚丙烯(PP)。研究了MPP/PEPA质量比和纳米SiO2用量对PP复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明:当MPP:PEPA=3:2时,协效阻燃效果最好,添加少量的纳米SiO2即可提高PP复合材料的阻燃和力学性能;当MPP、PEPA、纳米SiO2添加量分别为12%、8%和1%时,阻燃PP的氧指数达28.5%,并具有较好的力学性能。TGA和EDX结果表明:添加少量纳米SiO2可以催化MPP/PEPA间的酯化反应,促进PP复合材料成炭,保留更多的磷。SEM分析表明:添加少量的纳米SiO2可稳定炭层和加固泡孔,增强炭层隔热隔氧的能力。     

丙纶阻燃母粒的研制

丙纶阻燃母粒的配方由载体、阻燃体系和稳定体系三大部分组成。经过试验筛选,选用高效含溴有机化合物和氧化锑组成二元阻燃体系;以有机锡为主组成的三元热稳定体系和以紫外线吸收剂作为光稳定剂;采用聚烯烃树脂作载体。此外,对丙纶阻燃母粒制造的工艺路线和性能、应用也作了简单介绍。     

Performance of an intumescent-flame-retardant master batch synthesized by twin-screw reactive extrusion: effect of the polypropylene carrier resin

A novel way of preparing an intumescent flame retardant (IFR) and its master batch by the reactive extrusion of melamine phosphate and pentaerythritol, together with a polypropylene (PP) carrier, in a twin-screw extruder has been established. The effect of the PP carrier resin on the flame retardancy and water resistance of the intumescent-flame-retarding PP materials was investigated by using the limited oxygen index (LOI), UL94 test, elemental analysis (EA), thermogravimetric analysis (TGA) and water solubility testing, respectively. In addition, the mechanism of the carrier effect was analysed by melt flow index (MFI), scanning electron microscopy (SEM), and TGA. The experimental results show that with increasing content of carrier resin (PP) in the IFR master batch from 0 to 15 wt%, the flame retardancy LOI of the PP/IFR (25 wt% loading) blend increased from 29.5 to 32, and the UL94 level at 1.6 mm thickness was improved from failure to a V-0 rating. In addition, the water resistance of a flame-retarded composite at 25 wt% IFR loading was greatly improved, i.e. after treatment with hot water at 70 °C for 168 h, the reducing rate of element N in the IFR/PP blend decreased from 18.3% with 5 wt% carrier resin to 12.9% with 15 wt% carrier resin, and the LOI reduction rate decreased from 15.3% without any carrier resin to 10.9% with 15 wt% carrier resin, while the flame-retarded PP with an IFR master batch containing 10–15 wt% carrier resin maintained its UL94 V-0 rating at 3.2 mm thickness. The improvement in flame retardancy was attributed to the improved flame-retardant (FR) dispersion due to the carrier resin, while the improved water resistance was explained by the lowered water solubility of the IFR, the improved FR dispersion and the improved compatibility of the FR with the matrix resin due to the carrier resin. Reactive extrusion is a novel way to obtain pelletissed IFRs without powder pollution and their corresponding flame-retarding materials with a number of desired properties. Copyright © 2004 Society of Chemical Industry     

ZnO对PP/MPP/PEPA膨胀阻燃体系的协同作用

以ZnO为阻燃协效剂,采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配阻燃剂,制备了具有良好阻燃性能的无卤阻燃PP。研究了ZnO用量对PP阻燃性能和协效作用的影响。结果表明:添加少量的ZnO即可显著提高PP的阻燃性能。当MPP、PEPA和ZnO添加量分别为12%、8%和1%时,阻燃PP的氧指数高达29.5%。TGA、FTIR分析和体式显微镜观测结果表明:添加ZnO可以催化MPP/PEPA间的酯化反应,促进体系成炭,形成更致密的炭层,从而提高材料的阻燃性能。     

Flammability and thermal degradation of intumescent flame‐retardant polypropylene composites

The flammability of polypropylene (PP) composites containing intumescent flame‐retardant additives, i.e., melamine pyrophosphate (MPP) and 1‐oxo‐4‐hydroxymethyl‐2,6,7‐trioxa‐1‐phosphabicyclo[2.2.2]octane (PEPA) was characterized by limiting oxygen index (LOI), UL 94 test, and cone calorimeter. In addition, the thermal degradation of the composites was studied using thermogravimetric analysis (TG) and real‐time Fourier transform infrared (RTFTIR). It has been found that the PP composite only containing MPP (or PEPA) does not show good flame retardancy even at 30% additive level. Compared with the PP/MPP binary composite, the LOI values of the PP/MPP/PEPA ternary composites at the same additive loading are all increased, and UL 94 rating of the ternary composite (PP3) studied is raised to V‐0 rating from no rating (PP/MPP). The cone calorimeter results show that the heat release rate of some ternary composites decreases in comparison with the binary composite. It is noted from the TG data that initial decomposition temperatures of ternary composites are lower than that of the binary composites. The RTFTIR study indicates that the PP/MPP/PEPA composites have higher thermal oxidative stability than the pure PP. POLYM. ENG. SCI., 2010. © 2009 Society of Plastics Engineers     

Mg（OH）2/APP/IPPP/SiO2阻燃剂对SEBS阻燃性能的研究

采用正交实验,使用热压机制备了含阻燃剂和55#白油的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）复合弹性体,对其进行了力学性能、极限氧指数、水平燃烧测定和差热分析,探讨了阻燃剂对其阻燃性能和力学性能的影响。实验结果表明：55#白油/氢氧化镁/APP/IPPP/SiO2/SEBS的质量比为3/0.2/3/0.25/0.05/1时,SEBS复合弹性体的阻燃性能和力学性能较好,拉伸强度为0.7 MPa;在89～777℃范围内碳残留量高达31.43%,水平燃烧符合GB/T 2408的FH-1级,极限氧指数为24。     

六苯氧基环三磷腈的合成及其在PP中的应用研究

以六氯环三膦腈和苯酚钠为原料制备了六苯氧基环三磷腈（PCPZ）,产物收率高于97％,纯度达99％以上,利用高效液相色谱（HPLC）、傅立叶红外光谱（FT—IR）31P核磁共振（叫PNMR）和‘H核磁共振（’HNMR）表征产物并确定其分子结构。将合成的PCPZ和焦磷酸蜜胺盐（MPP）、三聚氰胺（MA）、助剂（AA）复配成膨胀型阻燃剂（IFR）,并添加到聚丙烯（PP）中制备成阻燃聚丙烯（PP）。利用MINITAB软件的混料设计功能研究了复配IFR对阻燃PP体系的阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,阻燃效果较好的IFR配方：PCPZA8．6％、MPP25．0％、MA12．5％和AA13．9％,IFF添加量为30％时,IFR—PP的LOI为33％,通过UL94V-0级测试,拉伸强度为25．98MPa,断裂伸长率为230％,缺1：7冲击强度为4．72kJ／m。。     

不同炭源对膨胀阻燃聚丙烯力学性能的影响

采用聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)作为膨胀阻燃剂中的酸源及气源,聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)作为阻燃剂与聚丙烯的增容剂,研究了3种不同炭源(季戊四醇、淀粉、尼龙6)在阻燃剂中用量的变化对阻燃聚丙烯力学性能的影响。     

季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐合成工艺研究

以磷酸、季戊四醇、三聚氰胺为原料合成了膨胀型阻燃剂季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐。考察了酸醇物质的量的比、催化剂用量、带水剂用量、酯胺质量比和反应时间等因素对反应过程的影响。确定了最佳反应条件：n（磷酸）∶n（季戊四醇）=5∶1,催化剂NKC-9用量为酸醇总质量的8%,m（甲苯）∶m（季戊四醇）=1.60∶1,酯化温度不低于108℃,酯化时间8 h,该条件下酯收率为74.4%。在m（季戊四醇磷酸酯）∶m（三聚氰胺）=1∶2,反应温度为90℃,反应时间为2 h的条件下,所得产品季戊四醇磷酸酯三聚氰胺盐500℃时的残炭率为51.0%。