碳酸钙对乙烯-丙烯酸丁酯共聚物阻燃与力学性能及热降解行为影响研究

采用极限氧指数法、热重分析和差示扫描量热分析等研究了碳酸钙（CaCO3）对乙烯-丙烯酸丁酯共聚物（EBA）阻燃及热降解行为的影响，探讨了CaCO3对EBA力学性能和熔体流动速率的影响。结果表明，CaCO3降低了EBA的拉伸强度、断裂伸长率和熔体流动速率，但复合阻燃材料仍具有良好的加工性能；当CaoCO3含量为60％（质量分数，下同）时，阻燃材料的极限氧指数可达28．5％。CaCO3通过EBA在热降解过程中与之发生化学反应来改变EBA的热降解行为，提高在高温下的热稳定性，降低EBA的热降解速率，促进高温下成炭在凝缩相中发挥阻燃作用。此外，CaCO3与EBA在热降解过程中形成隔热、隔氧的多孔泡沫膨胀结构，可进一步加强阻燃效果。     

硼酸锌对乙烯-丙烯酸丁酯共聚物力学及阻燃性能的影响

用极限氧指数(LOI)、热重(TGA)和差示扫描量热(DSC)等方法研究了乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(E-BA)/硼酸锌(ZB)复合材料的阻燃性能和热降解行为及ZB对EBA力学性能和熔体流动速率的影响。实验结果表明ZB的引入提高了EBA在高温下的热稳定性,恶化了材料的力学性能和加工性能,添加60%材料的LOI可达26.8%,主要通过物理方式在凝缩相和气相中发挥阻燃作用。     

MH对EBA阻燃及热降解行为影响

采用极限氧指数法、热重分析和差示扫描量热分析等技术和手段研究了氢氧化镁（MH）对乙烯-丙烯酸丁酯共聚物（EBA）的阻燃性能、力学性能及热降解行为的影响。结果表明：EBA／MH复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和熔体流动速率均随着MH用量的增加而降低；当MH的质量分数为60％时，复合材料的极限氧指数可达34．3％；MH通过分解吸热可提高EBA的热稳定性；MH表面羟基与EBA的反应性基团发生相互作用，以及EBA发生酯裂解后形成的羧酸与MH反应形成热稳定性更高的离聚物，均可提高EBA在高温下的热稳定性，并改变EBA的热降解历程。MH的“热阱”机理对EBA的阻燃起着很重要的作用。     

三嗪膨胀阻燃剂/硅酸镁协效阻燃TPU的制备及性能研究

以三嗪成炭发泡剂（CFA）及聚磷酸铵（APP）复配成膨胀阻燃剂(IFR),以硅酸镁(MgSiO3)为协效剂添加到热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中制备阻燃TPU材料,研究了阻燃TPU材料的阻燃性能、力学性能、热降解行为和炭层的表面形貌。结果表明,纯TPU材料的极限氧指数仅为22.0 %,在空气中极易燃烧,当IFR添加量为28 %（质量分数,下同）,MgSiO3添加量5 %时,材料的极限氧指数提高到37.1 %,通过UL 94 V-0级,表现出很好的阻燃效果;但是IFR/MgSiO3的加入使材料的拉伸强度和断裂伸长率明显下降,也使得TPU材料的起始热分解温度提前,最大热降解速率峰值降低,同时材料的残炭量得到了很大程度的提高。     

PP/SEBS/MH复合材料的制备及其性能研究

采用极限氧指数（LOI）和热重分析（TGA）研究了聚丙烯（PP）/氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）/氢氧化镁（MH）复合材料的阻燃性能和热降解行为;探讨了SEBS和MH分别对PP/SEBS共混体系和PP/SEBS/MH复合材料力学性能和熔体流动速率的影响。结果表明：PP/SEBS/MH复合材料的力学性能和加工流动性能随着MH的质量分数增加而降低;复合材料高温下的热稳定性得到提高,MH分解吸热降低材料的热降解速率;MH以吸热方式在凝缩相和气相中发挥阻燃作用,复合材料阻燃性能得到提高,当MH的质量分数为60%时,LOI可达26.3%。     

碳酸钙/甲基乙基硅橡胶对EBA的阻燃及热降解行为

将碳酸钙(CaCO3)和甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)一起添加到乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)中制备了阻燃EBA材料,通过极限氧指数法(LOI)研究了材料的阻燃性能,通过拉伸测试研究了材料的力学性能,用热重分析技术(TGA)研究了阻燃材料的热降解行为,同时还研究了CaCO3与VMQ的不同配比与材料的阻燃性能之间的关系。测试结果表明:当CaCO3/VMQ体系的质量分数为35%时,EBA的氧指数从19.2%提高到了30%以上,说明该体系对EBA具有很好的阻燃性能。当CaCO3与VMQ的质量比为3:1时材料具有最高的LOI值,为33.9%,表现了很好的协同阻燃作用。随着阻燃剂的加入,材料的拉伸强度有所下降,当阻燃剂的质量分数固定为35%,随着VMQ含量的增加,材料的拉伸强度逐渐降低。CaCO3/VMQ体系的加入提高了材料的起始热分解温度和材料的成炭性能,在600℃时的残炭量为31.85%,抑制了材料的进一步降解,从而提高了材料的阻燃性能。     

氢氧化铝无卤阻燃乙烯醋酸乙烯共聚物的结构与性能

以表面修饰的氢氧化铝（ATH）作为无卤阻燃剂,以线形低密度聚乙烯接枝物为相容剂制备了阻燃性能和力学性能优良的无卤阻燃乙烯醋酸乙烯（EVA）复合材料。通过扫描电子显微镜、力学性能测试、动态热力学分析、极限氧指数、垂直燃烧测试表征了AHT阻燃EVA复合材料的结构与性能。研究了表面处理及相容剂的引入对ATH在EVA中的分散性和界面相容性的影响,以及AHT粒径大小、添加量对EVA阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,界面相容剂和表面处理剂同时使用,能显著提高ATH与基体之间的界面相容性,从而提高了EVA的力学性能和阻燃效果,ATH尺寸越小,阻燃性能越好。     

氢氧化铝/氢氧化镁复配提高乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃性能

研究了不同质量比的氢氧化铝(ATH)和氢氧化镁(MH)对乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)燃烧性能的影响,通过极限氧指数测试、垂直燃烧测试、热失重分析和锥形量热测试研究了EVA/ATH/MH复合材料的阻燃性能和热稳定性。结果表明,固定ATH和MH的添加量为60%(质量分数,下同),ATH/MH=2/1(质量比,下同)时,EVA/ATH/MH复合材料的阻燃性能最好,极限氧指数从18.3%提高到34.3%,达到UL 94V-2级别,热释放速率和热释放总量均有明显下降。     

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。     

基于磷杂菲衍生物多组分无卤阻燃天然橡胶的制备及性能

将磷杂菲/三嗪双基协同阻燃剂（TGD）、甲基膦酸二甲酯（DMMP）、可膨胀石墨（EG）及氢氧化铝（ATH）复配添加到天然橡胶（NR）中制备阻燃NR硫化胶,考察了TGD/DMMP/EG/ATH复配阻燃剂对NR硫化胶的阻燃性能、热稳定性及物理机械性能的影响。结果表明,TGD/DMMP/EG/ATH复配阻燃剂可有效提升NR硫化胶的阻燃性能和热稳定性,并降低燃烧过程中的热释放速率。当TGD/DMMP/EG/ATH复配阻燃剂的用量为60份（质量）时,NR硫化胶的极限氧指数可达28.4%,残炭质量分数可达25.61%,热释放速率可降低95%,总热释放量可降低21%。TGD/DMMP/EG/ATH复配阻燃剂对NR硫化胶的物理机械性能影响不大。     

硅烷交联无卤阻燃PP/POE复合材料的制备和性能

采用双螺杆挤出机和单螺杆挤出机两步熔融共混的方法,制备了硅烷接枝交联聚丙烯(PP)/乙烯辛烯共聚物(POE)/氢氧化镁（MH）/氢氧化铝（ATH）复合材料,并研究了不同硅烷接枝PP/POE共混物的效率和硅烷交联阻燃PP/POE复合材料的力学、热延伸、热失重和阻燃等性能。结果表明,PP/POE/MH/ATH/硅烷偶联剂A-151质量比为50∶50∶（95~47.5）∶（0~47.5）∶3.0时,复合材料的热延伸变形率≤25 %,冷却后永久变形率≤4 %;阻燃剂用量一定时,硅烷交联PP/POE/MH/ATH的极限氧指数随ATH含量增加而小幅度提高;PP/POE/MH/ATH复合材料的热稳定性低于PP/POE/MH复合材料;PP/POE/MH、PP/POE/MH/ATH、PP/POE/ATH的生烟速率依次变大。     

阻燃抑烟型聚乳酸/竹粉复合材料性能研究

采用模压成型法制备了氢氧化铝（ATH）、聚磷酸铵（APP）及APP+ATH阻燃型聚乳酸/竹粉(PLA/BF)复合材料,通过扫描电子显微镜考察了复合材料拉伸断面和燃烧后炭层的微观结构,并对其力学性能、热稳定性能和燃烧性能进行了测试。结果表明,阻燃剂的引入均降低了复合材料的力学性能,但显著提高了热稳定性,600 ℃时复合材料的残炭率分别达到了20.3 %、27.9 %和26.3 %;ATH对复合材料具有显著的抑烟效果,但抑热作用较APP要差,而ATH与APP复合阻燃剂使复合材料兼具较好的抑热作用和抑烟效果。     

电缆用高阻燃耐热软质PVC的制备及性能研究

以软质PVC为基体,选用氢氧化铝-氢氧化镁(ATH/MDH)为复配阻燃剂、硼酸锌(ZB)为阻燃协效剂及钙锌材料为复合热稳定剂(Ca-Zn),通过共混法对PVC进行改性,制备PVC/ATH/MDH、PVC/ATH/MDH/ZB及PVC/ATH/MDH/ZB/Ca-Zn等软质PVC复合电缆料。分析3种电缆料的阻燃性能、拉伸性能及热稳定性。结果表明:相较纯软质PVC,PVC/ATH/MDH与PVC/ATH/MDH/ZB的阻燃性能提高,拉伸性能显著下降,且热稳定性改善不明显。而PVC/ATH/MDH/ZB/Ca-Zn的阻燃性能显著提升,与纯软质PVC相比,其极限氧指数(LOI)增加34.90%,烟密度等级下降29.50%,复合材料的炭层更连续且致密;PVC/ATH/MDH/ZB/Ca-Zn的拉伸强度和断裂伸长率分别提高1.78%和2.48%。Ca-Zn的添加提高软质PVC的残炭率,热稳定性增强。PVC/ATH/MDH/ZB/Ca-Zn的综合性能最佳。     

舰船用辐射交联无卤阻燃电缆护套料的研究

应用γ射线辐射交联技术,制备出以乙烯－醋酸乙烯/茂金属聚烯烃弹性体/纳米级改性氢氧化铝（EVA/POE/ ATH）为基材的舰船用无卤阻燃电缆护套料,探讨了共混物配比、ATH的种类与用量以及辐射剂量对材料力学性能和阻燃性能的影响。结果表明,随着POE用量的增加,材料的拉伸强度和断裂伸长率增加,耐热老化性能提高,但硬度降低;纳米ATH的加入使材料具有较好的阻燃性能;材料的辐射交联工艺可弥补阻燃剂对材料力学性能的影响,在辐射剂量为80 kGy的条件下,采用EVA /POE/ATH ＝90/10/60（质量份数,下同）的共混体系可制备出综合性能优异的护套料。     

Effects of platinum compounds/superfine aluminum hydroxide/ultrafine calcium carbonate on the flame retardation and smoke suppression of silicone foams

Environmentally friendly, flame-retardant, and relatively low-density (0.25–0.31 g cm⁻³) silicone foams (SiFs) were successfully obtained through dehydrogenation at room temperature (RT = 25.0 °C). Moreover, a flame-retardant system for SiFs was obtained through a synergistic combination of platinum (Pt) compounds, superfine aluminum hydroxide (ATH), and ultrafine calcium carbonate (CC). The smoke suppression, flame retardance, mechanical properties, and thermal stability of SiFs with Pt compounds, ATH, and CC were tested using the limited oxygen index (LOI), UL-94 test, smoke density test, cone calorimeter, and thermogravimetry–Fourier transform infrared spectroscopy. With only 0.6 wt % Pt compounds, the pure SiF achieved the UL-94-V1 rating (3 mm thick), had an LOI value of 29.6%, and the maximum smoke density (MSD) was 6.5%. After adding ATH and CC, SiF composites could achieve the UL-94-V0 rating (3 mm thick), the LOI increase to 35.2%, and MSD decrease by 45%. Furthermore, the SiF with 0.6 wt % Pt compounds, 15.0 wt % ATH, and 15.0 wt % CC exhibited the optimal comprehensive properties for smoke suppression, flame retardance, mechanical performance, and thermal stability. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 47679.     

PLA/BF/ATH阻燃复合材料的性能研究

将氢氧化铝(ATH)作为阻燃剂与聚乳酸(PLA)、竹粉(BF)共混,得到PLA/BF/ATH阻燃复合材料,并对该复合材料的性能进行了测试与表征。结果表明:随着ATH用量的增加,PLA/BF/ATH阻燃复合材料的力学性能有所降低,但复合材料的热稳定性和残炭率相对提高,而且ATH的引入对复合材料燃烧过程中热量和烟气的释放产生了一定的抑制作用;另外,当ATH用量为25 phr时,复合材料具有最佳综合性能。     

ATH对无卤阻燃型EPDM性能的影响

研究了不同粒径氢氧化铝（ATH）及用量对无卤阻燃型三元乙丙橡胶性能的影响。结果表明,小粒径ATH有助于保持硫化胶力学性能并提高阻燃性能;填充120目ATH的EPDM硫化胶拉伸强度仅为9.0MPa,填充7000目ATH的硫化胶拉伸强度为14.7MPa;ATH粒径变小对EPDM硫化胶的电绝缘性能影响不大。ATH用量增加,硫化胶力学性能下降,阻燃性能得到改善;当ATH用量为0份时,硫化胶氧指数仅为19.3%;当ATH用量为200份时,氧指数达到40.2%;ATH用量为140份时,垂直燃烧水平达到FV-0级。DMA数据显示,ATH粒径越小,EPDM胶料的贮能模量越大,tgδ值越小,Tg向低温方向偏移。     

Structural characterization of LDPE/EVA blends containing nanoclay‐flame retardant combinations

The combination of different types of organo‐modified montmorillonite (MMT) with aluminum hydroxide (aluminum trihydrate—ATH), as a flame retardant system for polyethylene‐ethylene vinyl acetate (LDPE/EVA), blends were studied. Five different types of organically modified montmorillonite clays, each with different modifier, were used. The structural characterization was carried out by X‐ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy in transmission mode (STEM). The mechanical and rheological properties were also evaluated. The XRD analysis showed a clear displacement of the d₀₀₁ signal, which indicates a good degree of intercalation, especially for the MMT‐I28 and MMT‐20, from Nanocor and Southern Clay Products, respectively. The presence of ATH and the compatibilizer did not have any effect on the exfoliation of the studied samples. The thermal stability and flame retardant properties were evaluated by thermogravimetric analysis (TGA), limiting oxygen index (LOI—ASTM D2863), and flammability tests (Underwriters Laboratory—UL‐94). The effect of different compatibilizers on the clay dispersion and exfoliation was studied. The results indicated that the addition of montmorillonite makes it possible to substitute part of the ATH filler content while maintaining the flame retardant requirements. The thermal stability of MMT/ATH‐filled LDPE/EVA blends presented a slight increase over the reference ATH‐filled LDPE/EVA blend. Compositions with higher clay content (10 wt %) showed better physicochemical properties. The increased stability of the higher clay content compositions results from the greater inorganic residual formation; this material has been reported to impart better performance in flammability tests. The mechanical properties and flame retardancy remained similar to those of the reference compound. The reduced ATH content resulted in lower viscosities and densities, facilitating the processing of the polymer/ATH/clay compounds. Extrusion of these compounds produced a lower pressure in the extrusion head and required reduced electrical power consumption. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011