甲基膦酸二甲酯/木质素磺酸钠聚氨酯泡沫的制备及其阻燃性能

利用木质素磺酸钠（SLS）替代部分聚醚多元醇,同时将甲基膦酸二甲酯（DMMP）作为添加型阻燃剂,采用"一步发泡法"制备出甲基膦酸二甲酯/木质素磺酸钠聚氨酯泡沫材料（DMMP/SLS/PUF）,通过极限氧指数（LOI）测试对其阻燃性能进行分析,探究了SLS替代率及DMMP添加量对材料阻燃性能的影响。并利用锥形量热（CONE）仪和扫描电镜对材料的燃烧行为、残炭量和残炭形貌进行分析。测试结果表明：当SLS替代率为80%时,材料80% SLS/PUF的阻燃性能最好,LOI值达到了24.5%。在该替代率的基础上,DMMP添加量为30%时,材料30% DMMP/80% SLS/PUF的LOI值达到了27.3%。与PUF相比,SLS和DMMP加入使得30% DMMP/80% SLS/PUF的热释放速率由245.2 kW/m²（PUF）降到了166.8 kW/m²、总热释放量和总烟释放量降低到12.1 MJ/m²和3.4 m²,分别降低了0.2 MJ/m²和0.4 m²。同时阻燃剂的加入使材料的残炭量由20.3%提高到了37.3%,促进了材料的成炭,并且炭层表面连续、致密且较光滑,使得材料具有良好的阻燃性能。     

不同POSS对磷⁃硅协同阻燃环氧树脂性能的影响

将两种多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）分别与9,10?二氢?9?氧杂?10?磷杂菲?10?氧化物（DOPO）基有机磷阻燃剂（D?bp）复配,制备了磷?硅协同阻燃环氧树脂,并对其阻燃、热、力学和动态力学性能等进行分析。结果表明,在磷含量仅为0.25 %（质量分数,下同）时,磷?硅协同阻燃环氧树脂就能达到UL 94 V?0级;当苯基?POSS与D?bp复配时,峰值热释放速率（p?HRR）、总热释放量（THR）和平均有效燃烧热（av?EHC）为313.9 kW/m²、118.2 MJ/m²和23.1 MJ/kg,分别降低了66.6 %、41.4 %和26.9 %;环氧基?POSS与D?bp复配时,能够同时改善磷?硅协同阻燃环氧树脂的阻燃、热、力学和动态力学性能,表现出优异的综合性能。     

基于环三磷腈/磷酸酯反应型磷-氮阻燃剂的合成、热降解及应用

以六氯环三磷腈(HCCP)、对羟基苯甲醛及亚磷酸二乙酯等为原料,成功合成了一种反应型磷-氮膨胀阻燃剂六(4-磷酸二乙酯羟甲基苯氧基)环三磷腈(HPHPCP),HPHPCP结构经傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)证实。热失重(TG/DTG)表明HPHPCP具有较高的热稳定性及良好的成炭性,氮气氛下的起始分解温度为162.7℃,800℃时残炭量大于40%(质量分数);利用HPHPCP的羟基结构,应用于硬质聚氨酯泡沫塑料中,可以显著提高聚氨酯硬泡的阻燃性能,添加30%的HPHPCP就可以使聚氨酯氧指数达到27%。     

六苯氧基环三磷腈的合成及其在丙烯酸树脂中的阻燃应用

以六氯环三磷腈（HCCP）、苯酚、氢化钠为原料,碳酸钾为催化剂,丙酮为溶剂,在氮气保护下合成了六苯氧基环三磷腈（HPCP）。采用红外光谱、核磁氢谱、碳谱、磷谱、差示扫描量热分析、热重分析技术对产物进行了表征。将HPCP作为阻燃剂添加到丙烯酸树脂中,测试了HPCP不同添加量的丙烯酸树脂的阻燃性和热稳定性。结果表明,当HPCP的添加量为20 wt %时,丙烯酸树脂的垂直燃烧可达UL-94 V-0级,极限氧指数从17.5 %增加到32.2 %,空气中700 ℃时残留质量提高至18.95 %,平均热释放速率（Mean HRR）和总热释放量（THR）分别降低至43 kW/m2和37 MJ/m2。     

新型阻燃剂的合成及其在PLA中的应用

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)为主要原料，合成了一种新型的磷氮复合阻燃剂(DTGIC),利用傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪对DTGIC结构及热稳定性进行了表征。将DTGIC与二乙基次磷酸铝(AlPi)复配，对聚乳酸(PLA)进行阻燃改性。结果表明：DTGIC与AlPi具有协同作用。与纯PLA相比，PLA/DTGIC(质量比92/8)复合材料的极限氧指数由21%提升至26%,并通过UL-94 V-0级，其热释放速率峰值(PHRR)由451 kW/m²下降至353 kW/m²,总热释放量(THR)由117 MJ/m²下降至87 MJ/m²,PLA/DTGIC/AlPi(质量比92/6/2)复合材料的PHRR进一步下降至344 kW/m²,THR下降至81 MJ/m²。PLA/DTGIC/AlPi(质量比92/6/2)复合材料表面形成了更为致密多孔的炭层，有效隔绝了热量的传递。     

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。     

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。     

POSS/DOPO衍生物阻燃改性有机-无机杂化环氧树脂的制备

将低聚倍半硅氧烷(POSS)和一种高效9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)衍生物(D-bp)通过化学键合的方式引入到环氧树脂的固化体系中制备了有机-无机杂化环氧树脂,并对其阻燃性能和力学性能进行分析。结果表明,有机-无机杂化环氧树脂表现出优异的综合性能,当磷含量仅为0.25%时,有机-无机杂化环氧树脂的阻燃级别能达到UL94 V-0级,峰值热释放速率(p-HRR)、总热释放量(THR)和有效燃烧热(EHC)为515.7 kW/m²、157.2 MJ/m²和23.9 MJ/kg,分别降低了45.1%、22.1%和24.4%,力学性能也有明显改善。     

晶须增韧EVA/PE⁃LD/ATH复合材料的阻燃性能研究

制备了晶须增韧乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/低密度聚乙烯/氢氧化铝（EVA/PE-LD/ATH）复合材料,通过扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TG）、氧指数仪、锥形量热仪（CCT）、万能拉力机和高阻计等对添加不同晶须的EVA/PE-LD/ATH复合材料的微观结构、阻燃性能、力学性能和电学性能进行了表征。结果表明,ATH颗粒在复合材料中未出现明显团聚,复合材料中晶须呈交错分布并与基体界面结合致密;晶须对复合材料阻燃性能的提高源于晶须热解产物网络状骨架对炭层的增强作用;碱式硫酸镁晶须（MHSH）、硼酸铝晶须（ABW）和硫酸钙晶须（CSW）添加质量比为13.5∶6.75∶6.75的复合材料的800 ℃质量保留率为32.7 %,极限氧指数为26.8 %,热释放速率峰值为364.4 kW/m²,总热释放量为20.8 MJ/m²,总烟释放量为187.2 m²/m²,阻燃性能相对最优;MHSH具有降低复合材料热释放速率峰值、总烟释放量和增强复合材料拉伸强度的作用,而CSW能够延迟点燃时间,减弱出现轰燃的趋势,但增大了总烟释放量,同时,CSW还具有提高复合材料断裂伸长率的增韧作用;混合晶须对复合材料拉伸强度、邵氏硬度和电绝缘性能的影响有限。     

HHPCP与DMMP复配阻燃聚氨酯硬泡的研究

以六(对羟甲基苯氧基)环三磷腈(HHPCP)与甲基磷酸二甲酯(DMMP)组成复配阻燃剂制备了阻燃聚氨酯硬泡。利用FT-IR研究了HHPCP与多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)的交联反应,通过扫描电子显微镜、极限氧指数测试仪、热重分析仪以及微型量热仪研究了HHPCP/DMMP不同配比对聚氨酯硬泡的阻燃性能和热性能的影响。结果表明,当在50份聚醚多元醇中加入阻燃剂HHPCP与DMMP各10份时,阻燃聚氨酯硬泡的氧指数、抗压强度、密度达到最优,氧指数为24.5%,且总释放热由21.6 k J/g降低到16.9 k J/g。     

无氯氟化学发泡剂对深冷保温用硬质聚氨酯泡沫导热性能影响

无氯氟化学发泡剂CFA8125可与异氰酸酯反应放出CO₂气体,用于硬质聚氨酯发泡,分别使用无氯氟化学发泡剂CFA8125、第三代物理发泡剂HFC–245fa和第四代物理发泡剂LBA制备硬质聚氨酯泡沫,并对其性能进行了研究。结果表明,所得硬质聚氨酯泡沫的密度为43 kg/m³左右时,使用化学发泡剂的硬质聚氨酯泡沫在长、宽、高方向上的压缩强度分别为257,228,280 KPa,均高于使用物理发泡剂的泡沫,具有良好的压缩强度。使用化学发泡剂的硬质聚氨酯泡沫在–160℃时的热导率为10.10 mW/(m·K),较使用物理发泡剂的硬质聚氨酯泡沫低20%左右,更具保温效果,且–196℃下的尺寸稳定性优良,符合使用标准,可适用于深冷环境保温。     

柠檬酸钴协同聚磷酸铵阻燃TPU的研究

通过柠檬酸钴(CoC)协同聚磷酸铵(APP),制备阻燃热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料,研究TPU复合材料的阻燃性和热稳定性。结果表明:CoC能够降低TPU/APP的热释放量和烟生成量。TPU/APP/CoC(0.125%)的THR和p SPR值分别比TPU/APP降低56.8%和31.5%。TPU/APP/CoC(0.5%)具有最高的FPI值(0.32(m²·s)/kW)和最低的FGI值(2.16 kW/(m²·s))。CoC能够在高温下分解成金属氧化物,促进APP分解并生成聚磷酸(盐),催化TPU成炭,改变凝聚相炭层结构,提高炭层的致密性和石墨化程度,形成隔热隔氧炭层,提高TPU的阻燃性和抑烟性。     

咪唑型离子液体对聚氨酯硬泡阻燃性能的影响研究

研究了咪唑型离子液体阻燃硬质聚氨酯泡沫的可能性,分析了离子液体的种类、用量对硬质聚氨酯泡沫氧指数、水平燃烧速度、热分解性能的影响。结果表明,咪唑型离子液体对硬质聚氨酯泡沫有很好的阻燃效果,与1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)相比,1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF6)的阻燃效果较好,氧指数随着离子液体的添加量增加而增加,当添加[BMIM]PF6质量分数为25%(相对组合聚醚)时,阻燃效果最好,可使氧指数达到24.2,水平燃烧速度降低,具有很好的自熄性。通过热分析可以看出,添加[BMIM]PF6离子液体后可以提高热分解温度,分解残留物增加,放热量大大减小,可有效抑制硬质聚氨酯泡沬的分解,提高其热稳定性。     

用锥形量热仪研究聚氨酯泡沫的阻燃性能

在50 kW/m2辐射功率下,利用锥形量热仪研究了氢氧化铝、卤系阻燃剂、氮系阻燃剂和磷系阻燃剂阻燃聚氨酯泡沫(PUF)的阻燃特性,获得了点燃时间、最大热释放速率、总热释放、比消光面积及质量损失速度等参数。结果表明,将热释放速率、燃烧总释放热和烟气释放量作为材料阻燃性能好坏的评价指标,阻燃剂聚磷酸铵（APP）和三聚氰胺磷酸盐（MP）是PUF的理想阻燃剂。     

铝/磷/氮三元体系阻燃PU硬泡的制备与性能研究

以氢氧化铝、三聚氰胺和聚磷酸铵为阻燃剂制备了阻燃聚氨酯硬质泡沫,研究了添加氢氧化铝前后阻燃剂用量对聚氨酯(PU)硬泡的阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,铝/磷/氮复配阻燃体系的阻燃效果优于磷/氮阻燃体系,阻燃剂总添加量达30份时,PU硬泡同时具备较好的阻燃性能和力学性能,氧指数为32,烟密度为74,平均燃烧时间为31 s,其压缩强度和拉伸强度分别为6.52 MPa和6.16 MPa。