新型低卤阻燃PS-HI材料的制备与性能

采用新型阻燃成炭剂,经过熔融共混技术制备低卤阻燃高抗冲聚苯乙烯(PS-HI)材料。通过锥形量热、垂直燃烧、力学性能分析,热重分析和扫描电子显微镜等测试方法,研究了低卤阻燃PS-HI材料的综合性能。结果表明,新型低卤阻燃PS-HI材料气相阻燃作用明显,具有较低的密度,较好的热稳定性,较好的耐腐蚀性,较好的耐热蠕变性能,阻燃性能稳定,同时该材料具有优异的力学性能和加工性能。     

基于氮磷溴协效体系阻燃ABS材料性能

采用氮磷溴协效阻燃体系,利用多种阻燃机理的协同增效阻燃作用,设计开发了一种高等级阻燃丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)。通过傅立叶变换红外光谱、热重分析、仪器化冲击、锥形量热仪、扫描电子显微镜等表征手段,对高等级阻燃ABS材料的力学性能、燃烧性能等进行了综合分析和研究。研究结果表明,氮磷溴体系阻燃ABS的极限氧指数达到了32%,灼热丝起燃温度达到了850℃,相对溴系阻燃ABS提高了17%,这种氮磷溴协效阻燃体系具有较高的阻燃效率,大大提高了ABS的阻燃等级,并且氮磷溴阻燃ABS在燃烧过程中具有较低的火灾危害性,不易发生轰然性,阻燃安全性较高,这种阻燃技术具有创新性和实践指导意义,为未来新型阻燃ABS材料的研究开发提供了新的技术思路。     

新型含氮阻燃剂/PEPA协同阻燃PP的性能

以三聚氯氰、对羟基苯甲酸甲酯、水合肼为原料经两步反应合成了一种新型含氮阻燃剂4,4′,4″–(1,3,5–三嗪–2,4,6–三取代)三氧三苯甲酰肼(TNTN),并通过核磁共振等对其进行表征。将合成的含氮阻燃剂TNTN与1–氧–4–羟甲基–2,6,7–三氧杂–1–磷杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)以不同配比制备膨胀型阻燃聚丙烯(PP)材料(IFR–PP)。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL–94)、热重(TG)分析、锥形量热(CCT)法以及扫描电子显微镜(SEM)对阻燃PP燃烧及热稳定性能进行表征。结果表明,IFR–PP同时具有良好的阻燃性及抗熔滴能力,当PEPA∶TNTN=2∶1时,UL–94达到V–0级,LOI值达到了33.7%,表现出良好的阻燃性能。TG测试表明:阻燃剂的加入使IFR–PP材料提前降解,同时提高了材料的成炭性能,当PEPA∶TNTN=5∶1时,600℃时IFR–PP材料的残炭量由空白样的0.07%提高到了20.6%。CCT测试表明:相对于纯PP,经阻燃剂改性后的PP热释放率和总热释放量均显著减少。SEM测试表明:不同配比阻燃剂的加入使PP在燃烧过程中形成膨胀、致密的炭层,很好地保护了下层材料,提高了PP材料的阻燃性能。     

非对称双螺杆制备ABS/PUR-T/HNTs阻燃复合材料的性能

分别采用自主研制的新型同向非对称双螺杆挤出机以及传统双螺杆挤出机制备了丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)/膨胀型阻燃剂(IFR),ABS/热塑性聚氨酯弹性体(PUR-T)/IFR以及ABS/PUR-T/IFR/埃洛石纳米管(HNTs)等3种阻燃复合材料试样,表征了试样的冲击、拉伸和弯曲强度以及极限氧指数(LOI),同时测试了非对称双螺杆挤出机制备的试样的燃烧性能,分析了PUR-T和HNTs对试样性能的影响。结果表明,相比于传统双螺杆挤出机,自制非对称双螺杆挤出机由于具有更优异的混合性能,所制备的复合材料试样力学性能和LOI均有提高;针对非对称双螺杆制备的试样,加入质量分数为17.5%的PUR-T后,其冲击强度提高,而拉伸和弯曲强度降低,LOI由27%提升至40%,热释放速率峰值(PHRR)、平均热释放速率(MHRR)、总热释放量(THR)和生烟速率(SPR)降低,火灾性能指数(FPI)提高,阻燃效果显著增加;进一步加入2%的HNTs后,试样的冲击、拉伸和弯曲强度得到提高,LOI稍有下降,但仍为37%,MHRR和THR有所增大,但PHRR和SPR进一步降低,且FPI提高,有助于降低火灾危险性。     

溴锑阻燃体系对PS-HI／有机蒙脱土复合材料的阻燃性研究

采用熔融法制备包括溴锑阻燃剂（TBBPA—Sb2O3）和有机蒙脱土（OMMT）并用体系的阻燃PS-HI复合材料；利用琏于耗氧原理的锥形量热仪测试并分析复合材料的燃烧性能，用扫描电子显微镜表征复合材料的微观结构肜貌，结果表明：TBBPA-Sb2O3与OMMT并用阻燃的PS-HI复合材料热释放速率、峰值热释放速率、平均热释放速率以技中烟速率均明显降低，火灾性能指数明显增加；形成的PS-HI／OMMT复合材料与TBBPA—Sb2O3体系之间具有阻燃协同效应，当TBPA—Sb2O3添加7．5份和2．5份，OMMT添加5份时，三者之间的阻燃协同作用最佳。     

O–VMT和二乙基次磷酸铝对PBT/GF的阻燃作用

研究了有机蛭石(O–VMT)和二乙基次磷酸铝(ADP)对玻纤(GF)增强聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)(PBT/GF)的阻燃作用,对复合材料的极限氧指数(LOI)和UL94阻燃等级进行测试,并用热失重和锥形量热仪进行分析。结果发现,ADP可以很好阻燃PBT/GF,加入19%的ADP,复合材料的LOI为33.5%,阻燃达到UL941.6 mm V–0级,相对PBT/GF,其点燃时间、火灾性能指数(FPI)有所提高,热释放速率峰值(PHRR)、平均热释放速率(AHRR)、总热释放量(THR)及总生烟量(TSR)有所降低。同时加入15%的ADP和2%的O–VMT,复合材料的PHRR,AHRR,THR和TSR相对单独添加17%ADP的材料,分别降低12.8%,9.5%,4.5%和15.9%,FPI提高15.4%,LOI和UL94阻燃也对应提高,O–VMT和ADP在PBT/GF中有协同阻燃作用。     

无卤阻燃PP/SEBS复合材料的研究

采用高速混合机将聚丙烯(PP)、SEBS(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段聚合物),白油,含磷阻燃剂MPP(0,0-二甲基-0-[(4-甲巯基-3-甲基)-苯基]硫代磷苯酯)及协同剂等按照比例预混,经双螺杆挤出机挤出,制备无卤阻燃PP/SEBS热塑性弹性体材料。并采用聚氯乙烯(PVC)电线押出机制备单芯电线。燃烧测试结果发现:阻燃PP/SEBS材料的热释放速率(HRR)及热释放速率峰值(PHRR),总热释放量(THR)均明显降低,UL 94最高可以达V-0级,极限氧指数(LOI)达30%,材料的阻燃性显著提高。白炭黑(Si02)具有明显的阻燃协同作用。同时,对PP/SEBS阻燃材料及其制造的电线进行了测试,结果表明:制备的PP/SEBS阻燃电线阻燃性能达到VW-1级,强度≥10.0 MPa,热老化后的强度和断裂伸长率的保持率≥88%,其各项物性指标符合UL62/1581的要求,综合性能优异,是替代含卤PVC电线材料的良好选择。     

磷-氮复合阻燃剂制备新型无卤阻燃ABS性能研究

采用间苯二酚-双(磷酸二苯酯)缩聚物(SOL-DP)和氰尿酸三聚氰胺(MCA)共混制出磷-氮复合阻燃体系,并与苯乙烯-丁二烯-丙烯腈(ABS)基体树脂共混制备新型无卤阻燃ABS。考察了阻燃ABS的力学性能和燃烧性能。试验结果表明:当SOL-DP和MCA在ABS树脂中的质量分数分别为8%和4%时,材料的力学性能保持在90%以上,氧指数(LOI)值高达27.5%,同时达到UL94 V-0级。SOL-DP在提高MCA成炭的同时能有效阻止了ABS的燃烧行为,其和MCA复配物的总质量分数为15%时,制备的阻燃ABS的热释放速率和热释放总量均大幅下降,最大热释放速率的下降幅度达70%。     

YY–503在无卤阻燃PPE/SEBS共混体系中的应用

系统研究了多功能粉体改性剂YY–503对无卤阻燃聚苯醚(PPE)/苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)共混体系拉伸性能、弯曲性能、加工流变性能、表面光泽度、白度和阻燃性能的影响。随着YY–503用量的增加,共混体系的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和弯曲弹性模量均呈现先增加后减小的变化趋势,其最大值分别为40.8 MPa,46.8%,62.8 MPa和2 281 MPa;共混体系的缺口冲击强度和表面光泽度随YY–503用量的增加逐步增大;共混体系的熔体黏度较高,YY–503的加入能延长塑化时间,但降低熔体黏度效果不理想;白度测试结果发现,当YY–503质量分数为1%时,共混体系的L值比与未添加时提高5.9%;当YY–503质量分数为0.5%~1%时,共混体系的阻燃等级达到V–0级。当YY–503质量分数为1%时,无卤阻燃PPE/SEBS共混体系具有良好的综合性能和较高的性价比。     

聚磷酸铵/三嗪成炭剂/碳纳米管复配体系对聚丙烯阻燃性的影响

以三聚氯氰和4,4’-二氨基二苯砜为原料制备了新型的三嗪类成炭剂(CA-DDS),并将与聚磷酸铵(APP)复配后用于阻燃聚丙烯(PP)。研究了不同配比的APP/CA-DDS阻燃体系对PP热稳定性和阻燃性能的影响,并进而对比了少量碳纳米管的引入对APP/CA-DDS阻燃体系的提高作用。结果表明:所合成的三嗪类成炭剂CA-DDS具有良好的热稳定性和成炭性能,与APP复配使用可以促进PP成炭,有效地提高PP的阻燃性能,热释放速率峰值由1 046 kW/m2降低至660 kW/m2。在APP/CA-DDS总质量分数为25%,二者质量配比为2∶1的基础上添加质量分数1%的碳纳米管后,可进一步提高PP的阻燃性能,热释放速率峰值降低至352 kW/m2。     

无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯材料阻燃性能的研究

以微胶囊红磷（MRP）母料和聚苯醚（PPO）为复配阻燃剂,采用熔融共混法制备了无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯（PS-HI）材料,采用氧指数、垂直燃烧法和热失重分析研究了复配阻燃剂对PS-HI的阻燃作用,对阻燃PS-HI热失重后的残留物进行红外分析。结果表明,10 %的MRP母料和18 %的PPO复配,可以使PS-HI的氧指数提高到34 %,垂直燃烧级别达到FV-0（1.5 mm）。MRP与PPO之间存在协同阻燃效应,复配阻燃剂的作用机理为凝聚相阻燃机理。     

高分子阻燃剂BPS在PS-HI中的应用研究

通过熔融共混方法将高分子阻燃剂溴代聚苯乙烯 (BPS) 引入高抗冲聚苯乙烯 (PS-HI) 树脂基体中得到两者的共混体系,再在此共混体系中加入适量三氧化二锑 (AO) 和有机化改性蒙脱土 (OMMT) 作为阻燃协效剂,分别用水平燃烧、垂直燃烧、氧指数和高温热分解实验研究了共混体系的阻燃性能。结果表明,BPS本身对PS-HI的阻燃效率较低,加入少量AO就能够使PS-HI/BPS共混体系的阻燃性能显著提高。当PS-HI/BPS/AO的组成为100/30/10时,复合材料的氧指数达到28.1 %,水平和垂直燃烧级别分别达到FH-1级和FV-0级。同时加入AO和OMMT后,复合材料在高温下成炭能力明显增强,其阻燃机理由原来的气相阻燃变为气相与凝固相协同阻燃,但是由于材料的无焰燃烧时间过长,其垂直燃烧级别达不到FV-0级。     

低烟无卤阻燃HIPS的研究

采用熔融法制备包括有机蒙脱土（OMMT）、红磷（RP）和酚醛树脂（PFR）体系的阻燃高抗冲聚苯乙烯（HIPS）复合材料，用基于耗氧原理的锥形量热仪研究复合材料的阻燃性能，用扫描电子显微镜观察了复合材料燃烧残余物的微观结构形态。结果表明，与纯HIPS相比，制备的HIPS／OMMT复合阻燃材料阻燃性能有所提高，但提高幅度有限；与HIPS／OMMT复合阻燃材料相比，添加RP和PFR的阻燃RP／PFR／HIPS／OMMT复合材料的热释放速率及其峰值、质量损失速率和生烟速率等燃烧性能参数继续降低，且火灾性能指数大幅提高，表现出低烟和高效的阻燃特点。     

Flame-retardant behavior and protective layer effect of phosphazene-triazine bi-group flame retardant on polycarbonate

A series of flame-retardant polycarbonate (PC) composites with different ratios of phosphazene-triazine bi-group flame retardant (A3) were prepared. The flame retardant performance and thermal stability of PC/A3 composites were characterized by LOI, UL 94 vertical burning test, cone calorimetry test and TG. Results show that when the addition of A3 is 13.5%, the PC/A3 composite can pass UL94 V-0 level with a LOI value of 29.3% and reduce the peak heat release rate by 47.5% during the combustion. TG results show that adding 5% A3 can increase the initial decomposition temperature of the PC by 7°C in nitrogen and 9°C in air. Investigation of the morphology and chemical structure of char residue demonstrates that A3 promotes the formation of more complete and compact char residue which acts as physical barriers to inhibit the transfer of heat and oxygen, resulting the good flame retardant properties. The analysis of gaseous pyrolysis product reveals that A3 also exerts a flame-retardant effect in gas phase by releasing PO· free radicals.     

UF/MPOP与PEA/MPOP对木材燃烧性能的影响

分别以脲醛树脂(UF)和纯丙乳液(PEA)树脂为基料,三聚氰胺聚磷酸盐(MPOP)、三聚氰胺(MEL)、季戊四醇(PER)为膨胀阻燃体系,制备了膨胀型阻燃涂料。通过热重分析仪对制备的MPOP热稳定性及阻燃机理进行了表征,利用锥形量热仪、极限氧指数测试仪对涂料阻燃性能进行分析。结果表明,与PEA/MPOP相比,UF/MPOP对木材具有更好的阻燃性能,热稳定性和抑烟性能,极限氧指数提高了9.4 %,热释放速率、总热释放量、烟气释放速率降低,在木材表面形成的炭层更加完整。     

水滑石填充无卤阻燃三元乙丙橡胶

本实验研究了新型无卤阻燃剂水滑石以及复配阻燃剂微胶囊红磷填充在无卤阻燃三元乙丙橡胶中,对橡胶阻燃性能及力学性能的影响;并研究了运用不同硅烷偶联剂对水滑石进行表面处理对橡胶性能的影响。结果表明,水滑石的填充能有效提高橡胶阻燃性能,且微胶囊红磷对水滑石有很好的协助阻燃效应。经γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷表面处理,橡胶阻燃性及力学性能均有一定提高。     

茶皂素基膨胀型阻燃剂的制备及其在涂料中的应用

采用多羟基、多羧基的活性天然产物茶皂素为原料,与聚磷酸铵和季戊四醇在一定条件下反应,制备一种聚磷酸酯类茶皂素基三位一体新型环保膨胀型阻燃剂。采用傅里叶红外分析技术对阻燃剂进行了结构表征,采用综合热分析仪对阻燃剂的热降解性能进行了研究。结果表明,茶皂素与聚磷酸铵、季戊四醇发生反应,生成聚磷酸酯类茶皂素基膨胀型阻燃剂,且该阻燃剂具有良好的热稳定性,降解热释放较小,高温残留率高,最终的质量残留率高达30.77%。将制备阻燃剂用于阻燃涂料中,并采用氧指数测试仪和锥形量热仪研究了阻燃涂料的阻燃性能和热解性能。研究表明,茶皂素基三位一体膨胀型阻燃剂能显著提高涂料的阻燃性能,阻燃涂料的氧指数值高达34.2%,耐火时间为11.1 min,且锥形量热实验中,该阻燃涂料试样的平均热释放速率（m-HRR）为36.18 kW/m2,总热释放量（THR）为5.25 kJ/m2,平均有效燃烧热（m-EHC）为5.11 kJ/kg,与含复合型阻燃剂的阻燃涂料试样相比,阻燃性能得到极大提高。该制备阻燃剂不含卤素,集三源一体,具有阻燃性能优越,相容性能良好,高效环保等优点。     

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。     

Molecular design and properties of intrinsic flame-retardant P-N synergistic epoxy resin

In recent years, the poor weather resistance and aging resistance of additive flame retardants have caused researchers to pay attention to reactive flame retardants. A novel P-N coacting epoxy curing agent with intrinsic flame retardancy was designed and synthesized. The mechanical properties, crosslinking curing properties and flame-retardant properties of intrinsic flame-retardant epoxy resin were characterized. The results show that the cross-linking curing performance of hexa (3,5-diamino-1,2,4 triazolyl)-cyclotriphosphonitrile) (VCP) is lower than that of DDM. This is due to the decrease in cross-linking density caused by the VCP ring molecular structure. Therefore, the mechanical properties of the epoxy resin cured with VCP decreased, but the flame-retardant properties of the material significantly improved. The limiting oxygen index of the VCP/EP flame retardant epoxy thermosets was 27.3%, reaching the UL 94 V-1 level. The peak heat release rate and total heat release rate of the VCP/EP flame retardant epoxy thermosets were significantly reduced. The flame retardancy mechanism was studied by Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, and x-ray photoelectron spectroscopy. The results show that the intrinsic flame-retardant P-N coacting epoxy resin has excellent curing and flame-retardant properties.