添加APP的PS改性GO阻燃复合材料性能表征

采用硅烷偶联剂KH570对聚苯乙烯(PS)进行接枝改性来制备含氧化石墨烯(GO)的阻燃剂(KH570改性GO-PS),研究了添加聚磷酸铵(APP)的PS改性GO阻燃复合材料的性能。结果表明:GO经过偶联剂KH570改性后可以有效提高阻燃剂和聚合物之间的相容性;当KH570改性GO-PS质量分数为7.5%,APP质量分数为2.5%时,复合材料的垂直燃烧测试达到V-1级,没有发生滴落,并且具有较高的残炭率;APP质量分数为10%的试样拉伸强度与冲击强度都比单纯PS试样高,而KH570改性GO-PS质量分数为10%试样的这两项性能变化不明显;含有质量分数5.0%KH570改性GO-PS和5.0%APP的试样在250℃下熔体流动速率显著高于纯PS。     

大分子溴系复合阻燃剂对PS和发泡PS的阻燃改性

将大分子溴系阻燃剂(FR–122P)与溴化环氧树脂(2200HM)组成的复合阻燃剂应用于聚苯乙烯(PS)复合材料和发泡PS中,研究了复合阻燃剂的配比和含量对PS复合材料阻燃性能以及复合阻燃剂含量对发泡PS泡孔结构和阻燃性能的影响,采用热重分析、扫描电子显微镜观察、极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧(UL–94)和水平燃烧试验等手段进行了表征。结果表明,当FR–122P与2200HM质量比为4∶1、总添加量为25%时,PS复合材料的LOI可达25.8%,并可通过UL–94 V–0等级;当复合阻燃剂的添加量为40%时,可得到泡孔尺寸较小、泡孔密度较大、膨胀倍率较高的发泡PS复合材料,且其可通过泡沫水平燃烧的HF–2等级。大分子溴系阻燃剂与溴化环氧树脂的复合阻燃剂对PS和发泡PS复合材料具有较好的阻燃效果。     

APP阻燃剂下车用PS改性氧化石墨烯阻燃材料的性能分析

利用SEM、TG、MFR等测试手段研究聚苯乙烯接枝改性氧化石墨烯阻燃复合材料(APP为阻燃剂)的性能。研究结果表明:APP无法跟聚合物之间产生良好相容状态,APP发生了明显团聚。试样表面区域同样形成了不连续界面,使APP与PS获得更高的相容性。当APP添加量较低时,KH570改性GO-PS可以发挥明显增容效果,有助于促进阻燃剂与聚合物发生相容的过程。以KH570改性处理后的GO-PS能够使试样表面产生炭保护层,使试样获得更强的阻燃能力。试样中添加10%APP后获得了比原始PS试样更高的抗拉强度并且具备更优耐冲击性能。所有试样MFR都随温度升高而增大,熔体获得了更强流动能力,导致试样较易在燃烧阶段发生滴落的情况。按照1∶1比例加入KH570改性GO-PS与APP试样具备更高熔体黏度,有效减少滴落情况。     

可膨胀石墨/聚磷酸铵协同阻燃聚苯乙烯的研究

将可膨胀石墨(EG)与聚磷酸铵(APP)复配并添加至聚苯乙烯(PS)基体中,制备了PS/EG/APP阻燃复合材料。通过极限氧指数(LOI)、水平垂直燃烧(UL 94)测试,以及热重分析(TG)和扫描电镜分析(SEM)对PS/EG/APP阻燃复合材料的阻燃性能和热稳定性进行了检测,并优化了该材料配方。结果表明:复合阻燃剂EG/APP的加入,使得体系的LOI值与热稳定性均明显提高。其中当复合阻燃剂EG/APP的添加量为30 phr,且质量比为3:1时,阻燃体系的LOI值可达到31.8%,而单独添加同量EG或APP的阻燃体系,其LOI值仅为29%和20.8%,这说明EG与APP之间存在协同效应。     

环保型溴系阻燃剂在ABS复合材料中的应用

分别采用十溴二苯乙烷(DBDPE)、四溴双酚A(TBBA)、溴代三嗪(Br N)为阻燃剂和三氧化二锑、氢氧化铝、硅酮粉、抗滴落剂等协效阻燃剂复配,与丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)通过熔融共混挤出制备阻燃ABS复合材料,对比了这3种阻燃剂对复合材料阻燃性能、力学性能、熔体流动性能和热性能的影响。结果表明,添加质量分数为8%的DBDPE即可使ABS复合材料垂直燃烧等级达到V–0级,热变形温度达到74.3℃,但DBDPE对复合材料拉伸、冲击性能及熔体流动性能有较大的负面影响;当3种阻燃剂质量分数均为12%时,添加Br N的复合材料的垂直燃烧等级达到V–0级,缺口冲击强度和热变形温度最高,分别为27.0 k J/m2和74.7℃,热稳定性最好,但拉伸和弯曲强度较低,在相同阻燃剂用量下,添加TBBA的复合材料拉伸、弯曲强度和MFR最大,分别为41.6,60.5 MPa和22.3 g/10 min,但其垂直燃烧等级仅为V–1级。     

八溴二苯乙烷及EG对长玻纤增强PP性能的影响

以八溴二苯乙烷(ODOPE)或十溴二苯乙烷(DBDPE)及三氧化二锑(Sb2O3)为阻燃剂,采用熔体浸渍工艺制备阻燃长玻璃纤维增强PP(LGFPP),研究了这两种溴系阻燃剂对阻燃LGFPP的阻燃性能和物理力学性能的影响,并研究了可膨胀石墨(EG)在ODOPE阻燃LGFPP的中的协效效果。结果表明,ODOPE对于LGFPP的阻燃效率高于相同含量下的DBDPE,添加质量分数为14%的ODOPE的阻燃LGFPP垂直燃烧等级为V–0级,极限氧指数(LOI)为23.6%。扫描电子显微镜分析表明,ODOPE均匀分散于阻燃LGFPP树脂基体中,而DBDPE在基体中团聚明显。ODOPE阻燃LGFPP的熔体流动速率(MFR)、拉伸强度、弯曲强度及悬臂梁缺口冲击强度均高于DBDPE阻燃的LGFPP,且其MFR随着ODOPE含量的增加而提高。EG可以略微提升ODOPE阻燃LGFPP的LOI,含3%EG的ODOPE阻燃LGFPP的LOI最高,为24.7%,垂直燃烧等级为V–0级。EG与ODOPE–Sb2O3体系的协效阻燃效果较低,且降低了LGFPP的MFR和力学性能。     

有机次膦酸盐复配型阻燃剂阻燃LGFPA6的制备

采用新型有机次膦酸盐复配型阻燃剂制备无卤阻燃长玻纤增强尼龙6(LGFPA6)复合材料。通过垂直燃烧(UL94)、极限氧指数(LOI)、热重(TG)分析、差示扫描量热(DSC)仪及力学性能测试系统研究了阻燃剂含量对LGFPA6复合材料性能的影响。结果表明,阻燃剂质量分数为15%时,可使阻燃LGFPA6复合材料的阻燃等级达到UL94 V–0级,LOI为28.0%,力学性能最佳。TG分析表明,阻燃剂降低了LGFPA6的热稳定性,促进基体成炭。DSC结果表明,阻燃剂质量分数为15%时,对LGFPA6的结晶性能影响最小。阻燃剂质量分数为15%时,复合材料的综合性能最好。     

氧化石墨烯增强聚氨酯阻燃及力学性能的研究

为提高聚氨酯(PU)材料的阻燃及力学性能,采用熔融共混的方法制备了含磷阻燃剂的氧化石墨烯/聚氨酯(GO/PU)复合材料。分析了GO/PU复合材料的微观结构及燃烧后碳层的形貌,研究了GO的用量对GO/PU复合材料阻燃性能及其老化前后力学性能的影响。结果表明:随着GO用量的增加,GO/PU复合材料的阻燃性能逐渐增加,加入5%的GO时,LOI值达到39.8%,垂直燃烧等级为V-0级;加入含磷阻燃剂后,GO/PU复合材料力学性能有所下降;添加GO后,对GO/PU复合材料的力学性能起到增强的作用,复合材料的耐老化性能也随着GO含量的增加而提高。     

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。     

无卤膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯性能研究*

利用无卤膨胀阻燃剂(IFR)阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)复合材料,研究IFR的添加量对复合材料阻燃性能、热稳定性能、燃烧性能和力学性能的影响。结果表明,加入IFR使复合材料燃烧后生成了具有阻燃作用的炭层,显著提高了复合材料的阻燃性能。随IFR添加量的增加,复合材料的极限氧指数(LOI)逐渐提高,热释放速率峰值及其平均值、总热释放速率和生烟速率逐渐降低,力学性能略有下降。当IFR质量分数为20%时,复合材料的LOI和垂直燃烧等级分别达到了24.4%和UL 94 V-0级。     

磷氮膨胀型改性水滑石阻燃剂的制备及其阻燃ABS复合材料的性能

采用固相接枝反应的方法,以水滑石(LDHs)及γ–(2,3–环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH–560)、氯磷酸二苯酯和聚乙烯亚胺等为原料,合成了磷氮膨胀型水滑石阻燃剂(IFR–LDHs)。借助傅立叶变换红外光谱仪、冷场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及能量色散X射线光谱仪测试,显示水滑石(LDHs)表面已接枝磷氮膨胀型阻燃剂(IFR)。将IFR–LDHs添加到丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)中,提高了阻燃ABS复合材料的阻燃性能。添加15份IFR–LDHs的阻燃ABS复合材料的垂直燃烧等级达到V–0级,LOI达到29.4%,拉伸强度提高了12.5%,断裂伸长率提高了120.0%,缺口冲击强度提高了57.9%。     

磷钨酸在膨胀阻燃聚乳酸中的协效作用研究

利用磷钨酸(PWA)与膨胀阻燃剂(IFR)复配得到复合阻燃剂,并与聚乳酸(PLA)熔融共混制备阻燃复合材料PLA/IFR/PWA。通过氧指数测试(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、扫描电子显微镜(SEM)、锥形量热测试(CONE)和热失重分析(TGA)对该复合材料的阻燃性能和热稳定性能进行研究。结果表明:PLA/IFR/PWA复合材料表现出优异的阻燃效果和明显的抑烟作用。当添加总质量分数为20%(IFR为18%,PWA为2%)时,复合材料的LOI达到41.7%,UL-94等级为V-0等级,高温残炭量显著提高,燃烧过程中烟释放量明显降低。     

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。     

聚磷酸铵/Zn-Fe-LDH协效阻燃环氧树脂研究

聚磷酸铵(APP)单独应用于阻燃环氧树脂(EP)时,阻燃效率较低,往往需要较大的添加量才能达到环氧树脂复合材料的阻燃要求。通过制备层状双金属氢氧化物Zn-Fe-LDH,然后将其与聚磷酸铵复配引入环氧树脂中,成功制备出阻燃型复合材料(Zn-Fe-LDH+APP)/EP。极限氧指数(LOI)及垂直燃烧(UL94)测试表明,当Zn-Fe-LDH和APP的总添加量为5%时,(Zn-Fe-LDH+APP)/EP的LOI为28.6%,UL94可达V-1级,锥形量热结果表明,相比较纯APP,Zn-Fe-LDH和APP体系可明显降低环氧树脂的热释放和烟释放。     

苯乙烯在改性氧化石墨烯表面的接枝聚合

采用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对氧化石墨烯(GO)进行有机改性,得到了改性氧化石墨烯(GO-KH570),然后在GO-KH570表面接枝苯乙烯(St),制备了一种表面接枝聚苯乙烯(PS)的阻燃剂(GO-KH570)-g-PS。采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱、热失重分析仪和扫描电子显微镜对GO、GO-KH570和(GO-KH570)-g-PS进行了测试表征。结果表明,成功合成了接枝率为20.37%的(GOKH570)-g-PS。     

纳米MMT对APP/MCA复合阻燃EP性能的影响

采用X射线衍射仪研究了纳米蒙脱土(MMT)和EP/纳米MMT复合材料中纳米MMT的层间距变化。结果表明,纳米MMT与EP/纳米MMT复合材料中纳米MMT的层间距相差不大,说明纳米MMT在EP中只是物理混合,没有发生插层反应。研究了纳米MMT用量对EP/纳米MMT以及EP/聚磷酸铵(APP)/三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)复合材料性能的影响。结果表明,纳米MMT的加入不能提高EP/纳米MMT的极限氧指数(LOI),可以提高EP/纳米MMT复合材料的拉伸强度。纳米MMT与APP和MCA复配作为复合阻燃剂,可以产生明显的阻燃协同效应,当APP和MCA质量比为3∶1,纳米MMT在复合阻燃剂中的质量分数为20%且复合阻燃剂在复合材料中的质量分数为20%时,EP/APP/MCA/纳米MMT复合材料的综合性能最佳,LOI为29.6%,垂直燃烧等级达到UL94 V–0级,拉伸强度和冲击强度分别为45.9 MPa和8.6 kJ/m2。     

PP/IFR/水滑石阻燃复合材料的研究

通过极限氧指数(LOI)测定、垂直燃烧试验和锥型量热分析,研究了结晶性聚磷酸铵(APP)和三嗪成炭剂组成的膨胀型阻燃剂(IFR)对聚丙烯(PP)的阻燃作用,并考察了复合水滑石和对IFR的表面处理对阻燃PP的阻燃性能、热稳定性和力学性能的影响。结果表明:该IFR对PP具有良好的阻燃作用,当APP与三嗪成炭的质量比为3∶1,IFR质量分数为20%时,阻燃PP的LOI就达28.0%,阻燃等级达V-0,复合少量水滑石并对IFR进行表面处理不影响复合材料阻燃性能,但改善了阻燃PP的热稳定性和力学性能。     

PA66/AlPi/PPFBS复合材料的协效阻燃机理

以二乙基次磷酸铝(Al Pi)和全氟丁基磺酸钾(PPFBS)为复配阻燃剂,在密炼机上通过熔融共混的方法制备Al Pi和PPFBS复配阻燃PA66复合材料,并通过热重质谱联用(TG–MS)和扫描电子显微镜(SEM)研究了复配阻燃剂对PA66复合材料阻燃性的影响及其阻燃机理。结果表明,当添加6份Al Pi和0.08份PPFBS的复配阻燃剂时,阻燃PA66复合材料可以通过垂直燃烧测试,阻燃等级达到V–0级,极限氧指数(LOI)为31.1%。复配阻燃体系的加入虽然降低了阻燃PA66复合材料的力学性能,但提高了阻燃PA66复合材料的热稳定性,阻燃PA66复合材料的残炭率由纯PA66的4.1%上升至10.2%,促进了连续、致密炭层的形成,而且燃烧过程中不断释放出不燃性气体。Al Pi和PPFBS复配后兼具凝聚相和气相阻燃机理,表现出良好的协效阻燃效果。     

IFR阻燃EVAC燃烧性能的研究

采用不同质量配比的聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)制备磷氮膨胀型阻燃剂(IFR)体系,用以阻燃乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVAC),探讨了三种组分配比对EVAC阻燃性能和力学性能的影响。用拉伸性能评价IFR与EVAC相容性对力学性能的影响。利用锥形量热仪(CONE)评价IFR用量对EVAC阻燃性能和燃烧火灾性能参数的影响及阻燃机理。结果表明,PER与EVAC的相容性优于APP与EVAC的相容性;在IFR体系添加量为30份,APP∶PER=4∶1时氧指数最高,达到28.5%,材料的垂直燃烧测试可达UL–94 V–0级,水平燃烧测试达到HB级;CONE测试表明当阻燃剂IFR添加量为30%时,EVAC的火灾性能指数提高,生烟速率下降。     

无卤阻燃PP/APP/PTP/PER阻燃性能和热性能

采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧试验和热失重(TG)等手段分析了含磷三嚷环聚合物(PTP)对阻燃聚丙烯的阻燃性能及热性能的影响.结果表明,PTP有助于聚丙烯阻燃性能的提高;当添加29%(质量分数)多聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)/PTP阻燃剂时,阻燃聚丙烯LOI达到28.4%,UL-94阻燃级别达到V-0级,700℃时在氮气和空气中阻燃聚丙烯残炭率分别为25.5%和20.3%.