改性微胶囊化聚磷酸铵阻燃天然橡胶

本文通过原位聚合法制备了聚乙烯醇（PVA）改性的三聚氰胺（MEL）-甲醛树脂（VMF）微胶囊,对聚磷酸铵（APP）/介孔分子筛MCM-41进行包覆,得到了一种新型的核壳结构的微胶囊阻燃剂（MVMF-(A/M)）。通过红外光谱分析（IR）、溶解度和扫描电子显微镜（SEM）对包覆前后的阻燃剂结构以及形貌进行表征。并将其加入到天然橡胶（NR）中,通过氧指数测试（LOI）、垂直燃烧测试（UL-94）、热失重分析（TG）、拉伸测试研究了NR复合材料的阻燃性能和力学性能。实验结果表明：制备的MVMF-(A/M)在20℃水中的溶解度为1.59mg /L,相比APP溶解度降低51.2%, MVMF-(A/M)粒子表面变得粗糙;与其他阻燃天然橡胶体系相比添加了MVMF-(A/M)的NR复合材料的极限氧指数最高, UL-94达到了V-0级别,拉伸强度为8.84MPa,断裂伸长率为310.20%。     

卡拉胶/金属氧化物协同聚磷酸铵制备阻燃天然橡胶

将卡拉胶（KC）、聚磷酸铵（APP）分别和Fe2O3、CuO、Al2O3、MnO2 4种金属氧化物（MO）三者复配构成的协同阻燃剂（KC/MO/APP）加入到天然橡胶（NR）中，制备NR/KC/MO/APP复合材料。通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）、锥形量热（CCT）测试了复合材料阻燃性能。结果表明，NR/KC/MO/APP复合材料的UL-94均达到V-0等级，LOI在26.5%~27.3%之间，具有较好的阻燃性。与NR相比，NR/KC/CuO/APP复合材料的热释放速率峰值（pHRR）和总热释放量（THR）分别下降了63.7%和42.0%。同时KC/MO/APP还有抑烟作用，NR/KC/Fe2O3/APP复合材料总烟释放量（TSP）比NR下降了35%，处于最低水平。TGA结果显示，NR/KC/CuO/APP复合材料W800达到34.85%，比NR/APP提高了28.7%。SEM分析表明，NR/KC/MO/APP复合材料体系炭层更致密，表明KC/MO与APP的协同作用对形成稳定炭层起着重要作用。DMA和力学性能测试发现，NR/KC/MnO2/APP复合材料力学性能最优，其拉伸强度和断裂伸长率比NR/APP分别提高32.6%和20.9%，表明MnO2的加入可弥补阻燃剂对NR造成的力学性能损失。     

木质素与含磷阻燃剂对环氧树脂固化物阻燃性能的影响

利用不同质量比的木质素、苯酐（PA）、环氧树脂（EP）、2-（二苯基磷酰基）琥珀酸（DPPOSA）共固化制备出一系列环氧树脂固化物，采用极限氧指数测试、UL-94垂直燃烧评级测试、锥形量热仪热释放速率和总热释放量测试、空气条件下的热重分析测试和扫描电镜对环氧固化物进行测试和分析。当EP为90.0%、PA为6.5%、DPPOSA为2.0%、木质素为1.5%时制备的环氧固化物（P-12）的热稳定性能和阻燃性能得到了明显的改善。阻燃性能测试表明：其极限氧指数（LOI）达到34.6%，垂直燃烧测试通过UL-94的V-0级，热释放速率和热释放总量也有效降低；热降解测试结果表明：DPPOSA和木质素的加入可以使材料的降解时间提前，成炭能力增强；扫描电镜结果显示：添加DPPOSA和木质素的环氧固化物燃烧后形成连续、均一、紧密的炭层，进一步证明DPPOSA和木质素的加入使环氧固化物的成炭能力得到增强。     

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。     

卡拉胶包覆APP/MnO2增强水性环氧树脂阻燃抑烟性能

用反相乳液法，以卡拉胶（KC）为壳材，聚磷酸铵（APP）和二氧化锰（MnO2）为芯材，制备了KC包覆APP/MnO2阻燃剂（KC-FR）。通过FTIR、 XRD、 SEM和 EDS对KC-FR进行了表征。结果表明：卡拉胶已成功包覆APP和MnO2，合成的样品具有微胶囊结构。将KC-FR应用于水性环氧树脂（EP）中，考察KC、APP、MnO2 三者质量比对EP阻燃、抑烟性能的影响。用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）和锥形量热（CCT）测试了涂层的阻燃、抑烟性能。结果发现，当KC/APP/MnO2的质量比为2∶1∶1，并且在EP中添加量为20%时，制备的阻燃涂层EP2的LOI达到29.1%，UL-94达到V-0级，表现出较好的阻燃性能。EP2相比于其它涂层热释放峰值（pHRR）、热释放总量（THR）和烟释放总量（TSP）最低，相比于EP0分别下降了42%、37%和46%，表现出较好的抑烟性能。另外，热重分析（TGA）测试结果显示EP2在800℃残炭量（W800）为33%，表明KC-FR具有促进EP成炭的功能。通过SEM对残炭表面分析发现，EP2表面炭层更加致密，这表明KC-FR对促进形成稳定并且致密的炭层起到至关重要的作用。     

EG与IFR复合阻燃ABS的动态燃烧性和协同效应

将可膨胀石墨(EG)与P-N型膨胀阻燃剂(IFR)复合阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂,阻燃剂添加量为20%(质量分数,下同),通过极限氧指数(LOI)仪、垂直燃烧测试(UL-94)仪、锥形量热(CONE)仪和扫描电镜(SEM)研究了EG与IFR复合阻燃ABS的协同效应。结果表明,EG/IFR质量比为1/1为最佳配比,阻燃ABS的LOI达到29%,UL-94为V-0级;EG与IFR复合阻燃ABS,表现出一定的协同作用;通过SEM观察ABS/EG/IFR试样燃烧后样品发现,EG与IFR起到协同阻燃作用。     

PGS@P-N阻燃剂的制备及增强EVA复合材料的 阻燃性能的研究

利用坡缕石表面的羟基，采用化学方法首先将坡缕石（PGS）用磷酸进行了改性，随后通过酸碱中和的方法，将十二胺接枝到磷酸分子上，得到改性的含P、N型复合阻燃剂PGS@P-N。通过SEM、 XRD、 FTIR等方法对所合成阻燃剂PGS@P-N的形貌和结构进行了表征，利用氧指数法(LOI)、垂直燃烧法(UL-94)和锥形量热法(CCT)对复合材料的阻燃性能进行了测试，并对复合材料的力学性能和相容性进行了考察。结果表明：当向EVA中加入质量分数为30%的PGS@P-N/EG后，EVA/PGS@P-N/EG(可膨胀石墨)复合材料的氧指数达到了36.3%，与EVA/PGS/EG比较，接入烷基链后，EVA/PGS@P-N/EG复合材料的断裂伸长率提高了40%。     

聚磷酸铵/可膨胀石墨阻燃环氧树脂的性能

将聚磷酸铵(APP)与可膨胀石墨(EG)进行复配后添加到环氧树脂(EP)中,以间苯二胺(PDA)为固化剂,制备阻燃环氧树脂固化物,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和热重分析(TGA)测试研究了材料的阻燃性能、热降解行为,通过锥形量热(CONE)测试研究了材料的燃烧行为,通过扫描电镜(SEM)研究了材料炭层的形貌,同时还研究了APP与EG的不同配比对EP材料阻燃性能的影响。结果表明:当APP与EG的质量比为3∶2、添加量为5%时,阻燃EP材料通过了UL-94 V-0级,LOI值达到了29.0%。TGA测试结果表明:阻燃剂APP及EG的加入明显地改变了材料的热降解行为,促进了环氧树脂材料的提前降解和成炭,降低了材料的热降解速率,材料在700℃时的残炭量由14.6%提高到了29.9%。CONE测试结果表明:阻燃剂的加入明显降低了材料的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)。SEM测试结果表明:阻燃材料燃烧后形成了致密均一的炭层,能很好地阻止氧气和热量进入到材料的内部,同时减少可燃气体的逸出,从而抑制了基体树脂的进一步降解和燃烧,提高了材料的阻燃性能。     

改性凹凸棒土对PBAT阻燃性能的影响

用费托蜡（FTW）对凹凸棒土（ATP）进行表面改性制备了阻燃剂F-ATP，并对其形貌、结构及其热稳定性进行了表征。将阻燃剂F-ATP加入到聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）基体中制备了PBAT/F-ATP复合材料。采用极限氧指数测定仪（LOI）、垂直燃烧测试（UL-94）、锥形量热仪（CCT）、TG-IR、拉曼光谱仪和SEM对复合材料的阻燃性能进行了分析。结果表明，改性后的ATP团聚现象消失且热稳定性明显提高。阻燃剂F-ATP质量分数为10%的PBAT/F-ATP复合材料（PBAT-3）阻燃效果最佳，其LOI值达到23.5%,UL-94等级达到V-1级，熔滴现象得到明显改善。与ATP质量分数为10%的PBAT/ATP复合材料相比，PBAT-3复合材料的峰值热释放速率值（PHRR）、总热释放量（THR）分别降低了4.99%和26.11%。PBAT-3复合材料气态产物的释放量在整个燃烧过程中均降低，起到了很好的气相阻燃效果，这主要归因于阻燃剂F-ATP的加入使PBAT/F-ATP复合材料形成致密且连续性好的炭层结构，有效地隔绝了复合材料内部与外界的热量/质量传递。     

聚乳酸/苯基次膦酸铈复合材料的制备及性能

采用简单方法合成苯基次膦酸铈(CeP),并将其作为阻燃剂加入聚乳酸(PLA)中,通过熔融共混技术制备聚乳酸/苯基次膦酸铈(PLA/CeP)复合材料。通过热重(TG)、极限氧指数(LOI)、UL-94垂直燃烧(UL-94)、微型量热(MCC)研究复合材料的热稳定性、阻燃性能和燃烧性能。通过阻燃测试发现,CeP能够提高复合材料阻燃性能,PLA/CeP20极限氧指数能达到24.3%并通过UL-94 V-2级别。热重分析的结果表明,CeP显著提高了PLA/CeP复合材料初始分解温度和成炭率。MCC测试结果表明,CeP能明显降低PLA/CeP复合材料火灾危险性。PLA/CeP20热释放速率峰值(PHRR)和总热释放(THR)分别为397 W/g和13.6 kJ/g,与纯聚乳酸相比,分别下降了13.9%和28.0%。因此,苯基次磷酸铈对聚乳酸具有良好的阻燃效果。     

卡拉胶-纳米氢氧化铝协同阻燃天然橡胶

将BaCl2分级的k型卡拉胶(KC)和纳米氢氧化铝〔Al(OH)3〕构成的协同阻燃体系添加到天然橡胶(NR)中制备KC-Al(OH)3/NR复合材料。通过TG、极限氧指数(LOI)、锥形量热(CCT)以及SEM考察了不同质量比的KC和Al(OH)3对复合材料力学性能和阻燃性能的影响。结果表明,当KC与Al(OH)3以1∶1的质量比加入到NR时,KC-Al(OH)3/NR复合材料的热稳定性、阻燃性能最优,复合材料的LOI达到25%。与纯天然橡胶相比,复合材料总热释放量(THR)、热释放速率峰值(pHRR)、总烟释放量(TSP)和平均质量损失率(AMLR)分别降低了12%、65%、23%和62%。相比于单独添加Al(OH)3体系,复合材料拉伸强度和断裂伸长率分别增加了11%和17%。     

Study on char reinforcing of different inorganic fillers for expandable fire resistance silicone rubber

Sodium silicate monohydrate (NSH), glass frits (GF) and aluminum hydroxide (ATH) were incorporated into room temperature vulcanized (RTV) silicone rubber (SR) as char reinforcing materials to improve the fire resistance of intumescent flame retardant silicone rubber. SR composites containing only intumescent flame retardant such as phosphorus nitrogen composite flame retardant (NH₂-C) and expandable graphite (EG) were used as comparison samples. Limiting oxygen index (LOI) test, vertical burning test (UL-94), flame resistance test, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction spectroscopy tests, as well as volume variation and compression strength of char residues were used to discuss the effects of the above-mentioned fillers on the fire resistance, char residue strength and char integrity of SR composites. The results showed that SR composite filled with only intumescent flame retardants EG and NH₂-C had excellent flame retardancy. After adding ATH, the char residue was relatively dense and had good compressive strength, but its thermal insulation performance was reduced. GF or NSH reduced the flame retardancy of SR composites, but it obviously played a role in binding combustion residues, forming new crystals and improving the stability of char residues.     

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。     

Flammability,thermal stability,and mechanical properties of ethylene-propylene-diene monomer/polypropylene composites filled with intumescent flame retardant and inorganic synergists

Three kinds of inorganic particles, zinc borate (ZB), organic montmorillonite (OMMT), and expanded graphite (EG) as synergistic flame retardants, are incorporated into ethylene-propylene-diene monomer/polypropylene (EPDM/PP) composites filled with intumescent flame retardants (IFR). The effect of three synergistic flame retardants on the combustion, thermal stability, and mechanical properties of the EPDM/PP/IFR composites are investigated by limiting oxygen index (LOI), UL-94 test, cone calorimeter test (CCT), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy, mechanical property testing, and dynamic mechanical analysis (DMA). The results from LOI, UL-94, and CCT show that the synergistic effect of IFR with ZB and EG is better than IFR with OMMT in the flame retardant EPDM/PP/IFR composites. The TGA results indicate that the thermal stability and char residues of the composites is improved with the addition of inorganic particles, which is attributed to the formation of dense char layers to isolate heat flow. DMA results including storage modulus (G'), loss modulus (G"), and loss factor (tan δ) suggest that the composites with inorganic particles exhibit more rubber-filler interaction, which limits the movement of the rubber chains.     

改性赤泥协同膨胀型阻燃剂阻燃聚乙烯

以聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）和三聚氰胺（MEL）复配的膨胀型阻燃体系（IFR）为主要阻燃剂,表面改性后的赤泥（Ti-MRM）作为协效剂阻燃聚乙烯（PE）,采用熔融共混法制备PE基阻燃复合材料（PE/IFR-Ti-MRM）。通过热重分析仪（TGA）、垂直燃烧仪（UL-94）、极限氧指数测定仪（LOI）及扫描电镜（SEM）等对其热氧稳定性、燃烧等级、阻燃性能和残炭形貌进行了表征与分析。结果表明：加入改性赤泥的PE/IFR-Ti-MRM复合材料形成的炭层更加致密和连续,当最优配比时,复合材料的极限氧指数达到32.2,燃烧等级达到V-0级;而PE/IFR阻燃复合材料的极限氧指数只能达到27.5,燃烧等级为V-2级。     

Flame retardant,mechanical, and hot air aging properties of ethylene-propylene-diene monomer/ammonium polyphosphate/nano-silic composite rubber

In this work, effect of the ratio of nonhalogenated flame retardants (ammonium polyphosphate [APP] and nano-silica [nano-SiO₂]) on the mechanical, thermal, and flame retardant properties of ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) composite rubber were investigated. Vulcanization characteristics, high temperature compression permanent deformation, thermal oxygen aging, dynamic thermodynamic analysis, thermal stability, cone calorimetry, limiting oxygen index (LOI), horizontal vertical combustion (UL-94), and scanning electron microscopy were carried out. The experimental results showed that the mechanical properties of the composite rubber decreased with the addition of APP. However, the addition of nano-SiO₂ was found to significantly improve the mechanical properties of the composite rubber when it was incorporated. In terms of flame retardant properties of EPDM composite rubber, the combination of APP and nano-SiO₂ has a synergistic flame retardant effect in comparison to the use of single APP flame retardant. The heat release rate of EPDM composite rubber decreased by 34%, the total heat release decreased by 19%, the LOI increased by 76%, and the flame retardant grade of EPDM composite rubber reached V-0. The EPDM composite rubber fabricated in the present study showed excellent fire resistance and desirable mechanical properties, which are of practical significance for further expanding the application ranges of EPDM rubbers.     

膨胀石墨对乙烯基硅橡胶的阻燃作用研究

将可膨胀石墨(EG)添加到乙烯基硅橡胶中并采用过氧化物硫化制备了硅橡胶材料,对其阻燃性能和燃烧行为进行了研究.结果表明,当EG的添加量为5份时,材料在垂直燃烧测试中通过了UL 94 V-0级,且能离火自熄,极限氧指数达到了33.0％;与纯硅胶材料相比,EG的加入有效降低了材料的热释放和烟释放;材料与火焰接触区域,EG完...     

Synthesis of a novel intumescent flame retardant and its application in EVM

A novel phosphorous-nitrogen structure containing intumescent flame retardant, 4,4-diaminodiphenyl methane bi(2,2-dimethyl-1,3-propanediol) phosphoramidate (DBDPP) was synthesized and characterized. Thermal stability and flammability properties of ethylene vinyl-acetate copolymer rubber(EVM)/DBDPP composites were investigated by thermogravimetric analysis (TGA), limiting oxygen index (LOI) test and UL-94 measurement, respectively. The results showed that the addition of DBDPP enhanced the thermal stability and flame retardancy of EVM significantly. The weight of residues improved greatly with the addition of DBDPP. SEM investigations revealed that a strong charred layer was formed from EVM/DBDPP composites during combustion. It is confirmed that the char structure was a critical factor for flame retardancy of EVM rubber. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012