原位聚合无卤阻燃聚酰胺6的结构与性能研究

采用原位聚合添加反应型无卤阻燃剂,是实现聚己内酰胺(PA6)阻燃改性的主要方法。在己内酰胺的水解开环聚合体系中,加入三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)的原料单体,原位聚合制备了阻燃PA6(FRPA6),对FRPA6的结构、形貌及性能进行了表征;通过熔融纺丝制备了FRPA6纤维,测试了其力学性能及阻燃性能。结果表明:FRPA6中阻燃剂MCA与PA6基体的相容性良好,MCA自组装反应比较充分,MCA粒子以纳米级均匀分布于PA6基体中;随着MCA含量的增加,FRPA6的熔点、熔融热焓有所降低,结晶温度略有升高,热稳定性下降;当MCA质量分数为7.5%时,FRPA6的阻燃性能达UL94 V-0级,拉伸强度为64.1 MPa,缺口冲击强度为10.4 k J/m2;相比纯PA6纤维,FRPA6纤维具有较好的阻燃性能,极限氧指数达35%以上,但力学性能有所下降。     

氮–磷协效阻燃聚酰胺66制备与性能

为改善聚酰胺66(PA66)的阻燃性能,以氮系阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)和磷系阻燃剂9,10–二氢–9–氧杂–10–磷酰杂菲–丁二酸(DDP)协效,将原位聚合法与共聚法结合,经熔融缩聚制备氮-磷协效阻燃PA66树脂。利用傅立叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪、万能材料试验机、垂直燃烧仪和极限氧指数仪等研究阻燃PA66树脂的结构与性能。结果表明:随DDP含量的增加,阻燃PA66的相对黏度、熔点、结晶度和力学性能均呈下降趋势。当MCA含量为2%,DDP含量为4%时,阻燃PA66(FRPA66–4)的熔点、结晶温度和结晶度分别降至250.78℃,203.74℃,29.21%,FRPA66–4的拉伸强度和断裂伸长率分别下降为68.8 MPa和69.5%,比PA66降低了17.01%和17.46%。但PA66的阻燃性能得到改善,FRPA66–4的垂直燃烧测试达UL94 V–0级,极限氧指数为30.6%,阻燃效果良好。     

玻纤增强阻燃PA6复合材料的制备与研究

从磷-氮系阻燃剂、阻燃剂类型、协效阻燃剂三个方面制备和研究了高冲击强度、高阻燃性能的玻纤增强阻燃尼龙6(PA6)复合材料。结果表明:三种方法都可以达到阻燃V-0;在溴-锑阻燃基础上,添加磷-氮系阻燃剂,可以提高玻纤增强阻燃PA6的阻燃性,但是会降低力学性能;红磷阻燃制备的复合材料的冲击性能最好;溴-锑阻燃制备的复合材料的拉伸强度和弯曲强度最高,冲击性能最低;有机次膦酸盐制备的复合材料的拉伸强度和弯曲强度最低,冲击性能适中;协效阻燃剂可以降低溴-锑的含量,降低材料成本,阻燃性能保持不变,拉伸强度和弯曲强度略有下降,冲击性能略有上升。得出如下结论:红磷阻燃剂质量分数是6%,以及F2400∶三氧化二锑∶协效阻燃剂质量分数比=17∶5∶2时,玻纤增强阻燃尼龙6复合材料的冲击性能最好,阻燃性达到UL94(1.6 mm)V-0。     

阻燃热塑性聚酯弹性体复合材料制备及性能

以二乙基亚膦酸铝盐(AlPi)和三聚氰胺氰脲酸盐(MCA)为阻燃剂,添加到热塑性聚酯弹性体(TPEE)中,采用挤出造粒方法制备出高性价比的阻燃TPEE复合材料。首先采用热失重分析仪研究了两种阻燃剂的热稳定性,进一步采用热失重分析、极限氧指数测试、垂直燃烧测试、力学性能测试以及扫描电子显微镜等对阻燃TPEE材料的热稳定性、阻燃性能、燃烧性能、力学性能以及复合材料的微观形貌进行了研究。结果表明,在相同阻燃剂用量下,添加AlPi的阻燃复合材料的阻燃效果、力学性能均优于添加MCA的阻燃复合材料,采用AlPi与MCA复配使用制备的阻燃TPEE复合材料的阻燃效果、力学性能介于二者之间,当TPEE,AlPi和MCA用量分别为83%,10%和5%时,阻燃复合材料的拉伸强度为24.19 MPa,断裂伸长率为515%,极限氧指数为30%,垂直燃烧测试达到V–0级。AlPi与MCA复配使用可提升阻燃TPEE材料的成炭性能和高温热稳定性。     

生物基阻燃剂与三聚氰胺氰尿酸盐在低密度聚乙烯中的协同阻燃性能研究

为了探究新型生物基阻燃剂的适用范围和协同阻燃效果，利用氢氧化镁（MH）和植酸（PA）反应制备新型生物基阻燃剂（MPA）。将MPA与三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）加入低密度聚乙烯（LDPE）中制备LDPE阻燃复合材料，并测试复合材料的阻燃性能和热稳定性。结果表明：当MPA加入量为40 g,MCA加入量为20 g,LDPE-3复合材料的热释放速率峰值降至702.6 kW/m2,CO和CO2的释放量也受到有效抑制，残留物含量大幅提升，从0.2%提升至14.2%。MCA的加入可以有效提升LDPE/MPA复合材料的热稳定性，抑制LDPE/MPA复合材料的早期分解，使LDPE-3的起始热分解温度（T5%）从273.2℃提升至329.8℃。MPA与MCA同时在LDPE使用时能够产生良好协同阻燃作用，有效提升LDPE复合材料的阻燃性能以及热稳定性。     

双羧基磷系反应型阻燃剂对PA6阻燃性能的影响

在己内酰胺的开环水解过程中,加入不同比例的双羧基磷系阻燃剂(RFR-P),合成了阻燃聚酰胺6(PA6)。研究了阻燃剂RFR-P对PA6的相对黏度、热稳定性、阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,加入RFR-P后,阻燃PA6的初始热稳定性和相对黏度下降,热结晶峰温度、熔融峰温度和断裂强度均未发生太大变化,阻燃性能明显提高。相比于纯PA6,当RFR-P的添加量为己内酰胺添加量的4%时,所合成的阻燃PA6极限氧指数由21%提高至28%,UL 94阻燃等级从V-2级提高到V-0级。热失重测试表明该阻燃剂是通过促进PA6成炭进而起到阻燃作用。     

无卤阻燃增强PA66的研制及其应用

以包覆红磷和三聚氰胺氰尿酸(MCA)作为协效阻燃剂,玻璃纤维作为增强体系,加入增容剂和其它添加剂,制备了一种无卤阻燃增强尼龙(PA)66材料.从阻燃性能、热性能、力学性能等方面表征两种阻燃剂的协效作用;探讨了增容剂的加入对复合体系性能的影响.结果表明,当PA66增强料、包覆红磷、MCA、增容剂的质量比为100∶15∶5∶6时,复合材料具有较好的阻燃性能和力学性能.该材料已广泛应用于电子、电器领域.     

反应型和添加型含磷阻燃剂阻燃环氧树脂的性能研究

研究了不同填充量的反应型和添加型含磷阻燃剂对阻燃环氧树脂力学性能和阻燃性能的影响,并对比研究了2种类型阻燃环氧树脂的热稳定性。结果表明,反应型阻燃剂中9,10-二氢-9-氧-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）阻燃环氧树脂的力学性能和阻燃性能好于6-氢-二苯并[c,e][1,2]氧磷酰杂-6-甲醇,6-氧化物（DOPO-CH2OH）,添加型阻燃剂中三聚氰胺磷酸盐（MP）阻燃环氧树脂的性能好于聚磷酸铵（APP）;2种类型阻燃剂相比,2种反应型阻燃剂阻燃环氧树脂的力学性能、阻燃性能和热稳定性均好于添加型的MP和APP阻燃剂。     

次磷酸盐⁃环四硅氧烷双基化合物复配二乙基次磷酸铝对PA6的阻燃性能研究

将次磷酸盐?环四硅氧烷双基化合物（MVC?AlPi）与二乙基次磷酸铝（AlPi）复配阻燃聚酰胺6（PA6）。目的是考察外加的富磷酸铝化合物中磷酸铝基团和环四硅氧烷基团之间的配比对PA6阻燃效率的影响。结果表明, PA6/8.8 %AlPi/2.2 %MVC?AlPi具有协同屏障效应,可使复合材料的极限氧指数（LOI）值提高到31.5 %,并通过UL 94 V?0级别。相比于纯PA6,PA6/8.8 %AlPi/2.2 %MVC?AlPi的热释放速率峰值（PHRR）降幅近50 %、总热释放量（THR）也降低了15 %,PA6/8.8 %AlPi/2.2 %MVC?AlPi的残炭率虽略低于11 %MVC?AlPi,却形成了内层坚硬,外层类陶瓷化的双层炭层结构,MVC?AlPi、AlPi与PA6的相互作用可以锁定更多P、C碎片,促进由含硅富磷残渣组成的屏障保护炭层的形成。在阻燃剂添加总量不变的情况下,通过调节各组分的比例,发挥出更好的协同阻燃效果。     

环保型无卤阻燃剂在PA6材料中的应用

以聚酰胺(PA) 6为基体材料,添加二乙基次膦酸铝(ADP)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为阻燃剂,通过熔融共混制备无卤阻燃PA6复合材料。采用水平垂直燃烧仪、氧指数测定仪、万能材料试验机以及热重分析仪研究了ADP和MCA用量对无卤阻燃PA6阻燃性能、力学性能、热降解行为的影响,并采用扫描电子显微镜观察了燃烧后炭层的形貌,探讨了ADP与MCA间的协效阻燃作用。结果表明,制备的阻燃PA6复合材料均能达到UL94 V–0阻燃级别;当ADP添加量为18%时,极限氧指数(LOI)可达33.3%;当添加14% ADP时,ADP/MCA复配阻燃体系的LOI值保持在31%以上;MCA对ADP产生协效阻燃作用,MCA的加入使得热分解温度降低,加速了PA6在燃烧时的成炭,改善了炭层结构,并使PA6具有较好的力学性能。     

不同无卤阻燃体系硫化天然橡胶的制备及性能

将6种新型无卤阻燃体系分别与天然橡胶共混制得无卤阻燃天然橡胶（FRNR）,并对其阻燃性能、抗疲劳性能及热失重行为进行了研究。结果表明,6种无卤阻燃剂体系使得FRNR阻燃性能得到不同程度的提高,其中以二乙基次磷酸铝（Al Pi）和三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）复配阻燃剂及可膨胀石墨（EG）阻燃剂的阻燃效果最为突出,可使FRNR的热释放速率降低近50%。六苯氧基环三磷腈、10-（2,5-二羟基苯基）-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物和EG的加入对FRNR的抗疲劳性能影响较小,因而基于该3种阻燃体系的FRNR的抗疲劳性能与纯天然橡胶相当。Al Pi/MCA及EG的优良阻燃效果与其成炭能力呈正相关。     

纤维级复合阻燃PA 6的制备及其热稳定性研究

以三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)与硫化锌(ZnS)或类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)或9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物(ZDOPO)复配体系为阻燃剂,与聚己内酰胺(PA 6)切片共混、造粒、干燥、纺丝,制备阻燃PA 6纤维;通过常规升温热失重分析以及模拟纺丝过程恒温热失重分析,研究阻燃剂种类及含量对PA 6共混体系热稳定性的影响。结果表明:在阻燃剂总质量分数为6.0%条件下,添加MCA/ZDOPO复配体系对PA 6共混体系的热稳定性影响最小,制备的阻燃PA 6纤维具有良好的力学性能和阻燃性能;添加MCA质量分数3.0%、ZDOPO质量分数3.0%,PA 6/MCA/ZDOPO共混体系热失重5%时的热分解温度为393.8℃,热失重10%时的热分解温度为412.6℃,与纯PA 6的热学性能非常接近,制备的阻燃PA 6纤维的断裂强度为1.9 cN/dtex,断裂伸长率为75.8%,极限氧指数可达29.0%。     

包覆型MCA/PA6复合材料的制备及其阻燃性研究

以水为反应介质、无水乙醇为溶剂,将正硅酸四乙酯(TEOS)制备成二氧化硅(SiO_2)溶胶,利用溶胶的网络结构对三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)进行表面包覆,制备出包覆型MCA阻燃剂;通过熔融共混方式,将包覆前后MCA与聚己内酰胺(PA 6)切片混合制备成不同阻燃剂含量的阻燃PA 6复合材料;采用红外光谱仪X射线光电子能谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、垂直燃烧法和极限氧指数法等研究了阻燃PA 6复合材料的结构、热性能及阻燃性能。结果表明:SiO_2溶胶成功接枝在MCA表面,且主要分子结构没有发生改变;随着阻燃剂含量的增加,PA 6复合材料的熔点均有降低,但下降幅度较小;包覆型MCA在材料燃烧过程中能够有效参与成炭,在材料表面形成致密的保护层,增强PA 6复合材料的凝聚相阻燃效果,提高其阻燃性能;随着阻燃剂含量增加,PA 6复合材料的阻燃性逐步提高,添加包覆型MCA质量分数为8%时,PA 6复合材料阻燃性可达到UL-94 V-0等级,极限氧指数为28%。     

次磷酸铝协效MCA阻燃三元乙丙橡胶的研究

以三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）为阻燃剂、二乙基次膦酸铝（ADP）和次磷酸铝（PAH）为阻燃协效剂,制备了无卤阻燃三元乙丙橡胶（EPDM）材料,并研究了其阻燃性能和力学性能。结果表明,当阻燃剂MCA用量为76份、ADP用量为14份、PAH用量为10份时,EPDM垂直燃烧级别达到FV-0,氧指数为30%,拉伸强度为6.7 MPa,拉断伸长率为330%。     

改性MCA的固相合成及其在PA6中的应用

本实验选用一种新的方法合成改性三聚氰胺氰尿酸盐(MCA),将三聚氰胺(MA)、氰尿酸(CA)和极少量水混合成膏状物并使其在室温下反应一定时间,再加入少量MCA和二氧化硅(Si O2)溶胶使其继续反应以制备改性MCA(mMCA)阻燃剂。将制备的mMCA与尼龙6(PA6)熔融共混制备阻燃PA6复合材料。用FTIR、XRD和TG对所制mMCA进行了表征,对阻燃PA6复合材料的阻燃性能和力学性能进行了测试。结果表明:所制mMCA的FTIR、XRD特征峰与MCA的特征峰一致;m MCA的最大热失重温度有了较大的提升达到465.2℃。在PA6复合材料中,当阻燃剂含量为13%时,阻燃PA6复合材料的极限氧指数(LOI)达到33%,阻燃性能为UL-94 V0级,锥形量热测试的PHRR降低了26.3%。随着阻燃剂含量的增加,复合材料的力学性能有所提高。与传统大量水体系制备mMCA方法相比,此法具有工艺简单、不需加热、耗水量极低,没有污水排放等优点。     

阻燃抗熔滴PET的制备与性能表征

将磷系阻燃剂2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)复配成膨胀型阻燃体系,在合成聚酯(PET)的酯化过程中加入到反应体系内,制备了一系列不同磷氮比的阻燃抗熔滴PET;对其热性能、成炭情况以及燃烧性能等进行表征。结果表明:磷系阻燃剂的加入可以显著提高PET的阻燃性能,同时加入MCA后,改性PET的成炭性能和抗熔滴性能明显得到改善,相对未添加阻燃剂的纯PET,其极限氧指数由23%提高到29%,垂直燃烧性能达到V-0级,但抑烟性能没有明显改善;随着阻燃剂的加入,改性PET的热稳定性提高;在一定的添加量下,添加少量MCA,与CEPPA协效作用最好。     

硅酸镁(MgSiO3)协效剂对膨胀阻燃聚丙烯材料性能影响

选择硅酸镁作为协效剂,用在膨胀阻燃剂中,然后制备了膨胀阻燃聚丙烯(PP)材料,探讨了硅酸镁对膨胀阻燃剂聚丙烯材料的协效作用。结果表明,膨胀阻燃剂中加入硅酸镁后,聚丙烯材料的的阻燃性能明显提高,1.6 mm样条达到UL94V-0级,材料的极限氧指数值为34.5%,硅酸镁对阻燃聚丙烯材料的力学性能影响小。热重分析表明,硅酸镁可以催化酯化反应,促进成炭,提高了聚丙烯材料的热稳定性。     

包覆红磷与MCA协效阻燃PA66的研究

研究和对比了包覆红磷、MCA（三聚氰胺氰尿酸）单独使用以及两者复配使用对阻燃PA66复合材料的阻燃性能和力学性能的影响，结果表明两种阻燃体系具有较好的协效作用。改变包覆红磷和MCA在PA66中的添加量，检测对比两者不同配比时复合材料的阻燃性能和力学性能，结果表明：当PA66、包覆红磷、MCA比例为100：15：10时，氧指数达到最高值33，综合力学性能优于纯聚丙烯。     

三聚氰胺氰尿酸盐阻燃PA6复合材料性能研究

以三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为阻燃剂,制备了聚酰胺6(PA6)阻燃复合材料,采用氧指数、垂直燃烧和热失重(TG)重点研究分析了MCA对PA6复合材料的阻燃性能的影响,同时,考察了MCA对PA6复合体系力学性能和吸水性能的影响。结果表明,当MCA用量为10份时,PA6复合材料的氧指数达到28%,符合难燃材料的要求;TG分析表明,MCA的加入,使复合体系最大分解速率温度升高44℃,提高了PA6的热稳定性,但MCA的促炭能力不强;MCA的加入,复合材料拉伸强度随MCA的加入先增加后降低,而冲击强度逐渐降低;MCA的加入也降低了复合材料的吸水率。     

疏水膨胀型阻燃聚丙烯的制备及与La2O3的协效阻燃

采用四乙氧基硅烷（TEOS）作为改性修饰剂,分别对季戊四醇（PER）和聚磷酸铵（APP）进行表面改性,制备得到膨胀型阻燃剂（IFR）,对改性后的IFR进行了红外光谱及热失重分析等表征,确认了硅的引入;向改性阻燃剂中加入纳米氧化镧（La2O3）作为阻燃协效剂,然后与聚丙烯（PP）混合,制备了疏水性膨胀型阻燃PP;研究了改性前后复合阻燃剂对PP阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,改性后的阻燃体系表现出了较好的疏水性能,加入协效剂La2O3后,材料的阻燃性能和力学性能均较改性之前有所提高。