碱式钼酸铜的制备及其对膨胀型防火涂料防火抑烟性能的影响

制备了不同钼酸铜含量的防火涂料样品,并研究了钼酸铜对膨胀型防火涂料的防火和生烟特性的影响规律。锥形量热仪实验结果表明,碱式钼酸铜能够明显降低样品的热释放速率(HRR)、总热释放(THR),并且能够提高成炭量,其中含有1%(质量分数)的碱式钼酸铜的涂料样品(M3)的热释放速率峰值(PHRR)仅为200kW·m~(-2),炭渣生成量约为39%。烟密度测试结果表明:钼酸铜的添加提高了燃烧时的比光密度,其中M3样品的比光密度最高约为58%。热重分析实验表明:碱式钼酸铜能够促进样品成炭,其中M3样品的成炭效果最好,炭渣质量约39%,明显提高了高温区热稳定性能。     

锥形量热法研究可膨胀石墨对微孔聚氨酯弹性体的阻燃作用

采用锥形量热法(CONE)研究可膨胀石墨(EG)的添加量对微孔聚氨酯弹性体(MPUE)阻燃性能的影响。结果表明:EG的加入可以显著降低MPUE材料燃烧时的热释放速率和生烟速率。在燃烧到200s时,热释放速率峰值为88.6kW·m~(-2),生烟速率为129.7m~2·s~(-1),与未阻燃的MPUE材料相比分别下降了67%和22%。抑制热量释放效果显著,抑烟效果较为明显。EG受热形成的致密碳层降低了热释放速率。     

Ⅱ型聚磷酸铵和赛克对聚丙烯的协同阻燃作用

对Ⅱ型聚磷酸铵(APP-II)和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯(赛克)协同阻燃聚丙烯进行了研究。结果表明,APP-II和赛克以质量比为2.5∶1复合而成的阻燃剂对PP具有良好的协同阻燃作用。当该阻燃剂添加量为30%(质量分数)时,PP的极性氧指数(LOI)为30.7%,阻燃级别达FV-0级,燃烧时的热释放速率、质量损失速率和总热释放量明显降低。热重和燃烧残余物分析结果表明,高温下APP能够促使三(2-羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)和PP成炭,而APP和THEIC分解释放出的氨气使炭层膨胀,由此形成的致密膨胀炭层通过隔绝作用而产生阻燃和抑烟作用。     

纳米对位芳纶纤维及壳聚糖LBL组装阻燃棉织物的火灾安全性能研究

以壳聚糖(CS)为阳离子溶液,以芳纶纤维(ANF)为阴离子溶液,通过层层自组装技术阻燃整理棉织物,通过锥形量热仪测试(CCT)、微型量热仪测试(MCC)、热重-红外联用测试(TG-IR)研究阻燃棉织物的火灾安全性能。锥形量热仪(CCT)的结果表明：芳纶纤维/壳聚糖阻燃棉织物的热释放速率峰值(PHRR)比纯棉织物降低5.5%,CO₂释放速率降低9.5%,总生烟量(TSP)、烟释放速率峰值(PSPR)都有所降低;微型量热仪(MCC)测试的结果表明：芳纶纤维/壳聚糖阻燃棉织物的热释放速率峰值比纯棉织物的热释放速率峰值降低57%;TG-IR测试表明,芳纶纤维/壳聚糖阻燃棉织物具有较好的脱水成炭的能力。测试结果可以推断出芳纶纤维/壳聚糖阻燃棉织物的主要阻燃机理为气相阻燃机理,说明芳纶纤维/壳聚糖阻燃棉织物的阻燃性能、抑烟性能和火灾安全性能显著提高。     

基于次磷酸铝的低烟阻燃天然橡胶研究

天然橡胶的阻燃和抑烟是其用作轨道交通减振材料极其重要的安全性能指标。为了提高天然橡胶的火安全性,使用次磷酸铝协效氢氧化铝阻燃天然橡胶。锥形量热测试结果表明,在20份次磷酸铝和100份氢氧化铝的添加量下,两者的协同阻燃效果最佳,能使天然橡胶的最大热释放速率从515 kW/m2降低至169 kW/m2,总烟生成量从43 m2/m2降低到14 m2/m2,峰值热释放和总烟生成量的降幅均高达67%。力学性能测试结果表明,单独添加次磷酸铝会大幅恶化橡胶材料的力学性能,而次磷酸铝协同氢氧化铝使用仍使橡胶材料的力学性能保持在较高水平:拉伸强度大于15 MPa,永久压缩形变小于30%。因此,次磷酸铝与氢氧化铝复配使用不仅能起到协同阻燃天然橡胶的作用,还能维持其较高的力学性能。本文的研究成果为获得阻燃低烟的天然橡胶提供了一种新的技术策略。     

氧化石墨烯包覆空心玻璃微珠的制备及其协效APP阻燃TPU的研究

用氧化石墨烯(GO)对空心玻璃微珠(HGM)进行包覆制得了一种新型阻燃剂HGM@GO。并分别采用同等含量的聚磷酸铵(APP)、HGM协效APP、HGM@GO协效APP制得了阻燃热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料。通过锥形量热仪(CCT)、烟密度仪(SDT)及热重(TG)手段研究了其生热、生烟及热降解性能。CCT结果显示:HGM@GO协效APP阻燃TPU时能够显著降低复合材料的热释放速率(HRR)、总热释放(THR)等热参数及生烟速率(SPR)、总生烟量(TSR)等烟参数,显著提高材料的抑热及抑烟性能。SDT结果表明:无焰或有焰条件下,HGM@GO协效APP均能够显著提高复合材料的光通量,抑烟效果更明显。TG实验结果显示:同等含量阻燃剂条件下,HGM@GO协效APP阻燃TPU对提高材料的热稳定性能更有效。总之,从测试结果来看,HGM@GO协效APP阻燃TPU时,在提高材料的火灾安全性方面更突出,将有更好的应用前景。     

有机-无机杂化膨胀型阻燃剂的合成及其对防火涂料性能的影响

利用季戊四醇(PER)和氧氯化磷改性可膨胀石墨(EG)合成了一种新型有机-无机杂化膨胀型阻燃剂(MEG),并采用MEG制备了一系列以苯丙乳液为成膜物的防火涂料。通过锥形量热仪和辐射热流计(RHFM)研究了MEG对膨胀型防火涂料的防火性能影响。利用热重分析(TGA)探究MEG对膨胀型防火涂料热降解性能的影响。锥形量热仪实验结果表明:相比于EG,MEG能够使防火涂料的热释放速率(HRR)下降13.9%,残炭量上升,炭层的致密性提高。辐射热流计结果表明:相比于EG,含MEG的防火涂料能够使样品温度下降6%,提升炭渣的致密程度。TGA结果表明:MEG能够促进防火涂料在高温条件下成炭。综合上述,MEG是通过改善炭层结构,尤其是增加成炭量和炭层致密性而提高防火性能的。     

芳纶纤维协效聚钛酸丁酯对热塑性聚氨酯弹性体火灾安全性的研究

通过熔融共混法制备了含有不同含量芳纶纤维(AF)和聚钛酸丁酯(BTP)的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料,并研究了AF和BTP在提高TPU火灾安全性方面的协效性。通过氧指数、锥形量热仪、烟密度测试仪研究样品的阻燃生烟特性,通过热重分析研究样品的热分解特性。锥形量热仪实验结果表明:AF与BTP能够明显降低样品的热释放速率(HRR)、总热释放速率(THR)、烟释放速率(SPR)、总烟释放(TSR)和烟因子(SF),并且能够提高成炭量,其中含有0.50%AF和0.50%BTP的样品(AF/BTP~(-2))的热释放速率峰值(pHRR)仅为409kW·m~(-2),相比TPU样品和AF样品分别下降73.0%和49.8%,炭渣质量也达到了14.6%,高于纯TPU的8.8%。烟密度测试结果表明:BTP的添加进一步提高了燃烧时的光通量。热重分析实验表明:BTP水解生成的TiO_2能够进一步促进成炭,改善炭层质量,从而起到阻燃抑烟的效果。     

硅胶低聚物阻燃热塑性聚氨酯弹性体的研究

为提高热塑性聚氨酯(TPU)的阻燃性能,以107硅树脂为阻燃剂,制备了系列阻燃热塑性聚氨酯复合材料。通过锥形量热仪(CCT)、烟密度仪和极限氧指数仪(LOI)等手段对复合材料的燃烧性能、生烟特性等进行研究。锥形量热仪实验结果表明,107硅树脂能够使TPU复合材料的热释放速率、总热释放、生烟速率等参数均有显著降低。其中,含0.2%107硅树脂的复合材料的热释放速率峰值为850kW·m-2,比纯TPU的热释放速率峰值(1 550kW·m-2)降低了45%。此外,107硅树脂还能够显著提高TPU复合材料炭渣质量。烟密度实验结果表明,TPU复合材料的光通量比纯TPU要降低很多。氧指数实验表明,107硅树脂不能明显提高TPU复合材料的氧指数。     

锥形量热仪在阻燃棉织物燃烧性能评价中的应用

使用锥形量热仪对比了分别经过硼系、氮磷系、硅系阻燃系处理的棉织物的热释放性能、烟释放性能、一氧化碳释放性能。结果表明,与纯棉相比,含硼和含氮磷阻燃棉织物热释放速率峰值都有所下降,而烟释放速率峰值和每单位质量织物的CO产量都有所上升,含硅阻燃棉织物综合性能最好,热释放速率峰值从238. 1 k W/m2下降至114. 2 k W/m2,烟释放速率峰值从3. 156×10-2m2/s下降至1. 727×10-2m2/s,每单位质量织物的CO产量从5. 6×10-2g/g上升到9. 8×10-2g/g。     

硅烷包覆膨胀型阻燃剂共混改性粘胶纤维的研究

为了解决纤维素纤维极易燃烧所带来的安全隐患与环境问题,针对粘胶纤维极易燃烧和燃烧速度快的缺点,首先在无水条件下,采用硅烷包覆技术,制备了同时含有磷氮硅元素的膨胀型阻燃剂-硅烷包覆聚磷酸铵(Si-APP),然后以硅烷包覆的聚磷酸铵(Si-APP)为阻燃添加剂与粘胶纺丝液进行共混纺丝制备了阻燃性能与抑烟性能优良的阻燃粘胶纤维。热重分析结果表明,阻燃粘胶纤维的残炭率高达39.67 wt%,表现出良好的热稳定性和成碳性;傅里叶红外光谱测试表明,阻燃剂被成功地加入到纤维中;微型燃烧量热(MCC)数据表明,阻燃粘胶纤维的热释放速率得到显著降低,纤维热稳定性得到提高。     

三种隔热填料对环氧涂层的阻燃和隔热性能的影响

使用膨胀珍珠岩、海泡石和空心玻璃微珠作为隔热填料制备了一种兼备阻燃和隔热性能的涂层,并研究了填料含量变化对涂层的阻燃、隔热以及物理性能的影响。结果表明:同等添加比例下,添加空心玻璃微珠的环氧涂层比添加海泡石和膨胀珍珠岩的具有更低的导热系数、热释放速率峰值和总释放热。涂层的隔热性能和阻燃性能随着填料含量的增加呈现先增加后减小的趋势,物理性能随着添加隔热填料的增加而下降。当涂料中的填料含量在20g时,涂层具备较优的隔热和阻燃性能,且此时涂层的物理性能满足使用要求。     

粉煤灰漂珠对热塑性聚氨酯弹性体阻燃性能的影响

为加强对粉煤灰漂珠(FB)的综合利用及热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的广泛使用,将FB作为一种阻燃剂应用到TPU当中。通过扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)手段研究了FB的结构与元素分布特点。通过锥形量热仪(CCT)、烟密度仪(SDT)、热重红外联用(TG-IR)等方法测试了复合材料的热、烟及热降解性能。CCT实验结果显示,随着FB添加量的增加,复合材料的热释放速率(HRR)、总热释放(THR)、生烟速率(SPR)等明显降低。其中,当FB添加量为2%(质量分数)时,HRR峰值(452.9kW·m-2)与SPR峰值(0.075m2·s-1)比纯TPU的HRR峰值(1 036.2kW·m-2)与SPR峰值(0.163m2·s-1)分别降低了61.4%,54.0%,显著地降低了复合材料的生热及生烟性能。SDT实验表明:在无焰或有焰条件下,FB均能够使得光通量(LF)显著提高。TG-IR结果显示:FB能够提高TPU的热稳定性,降低烟颗粒及有毒、有害气体的生成。     

用最小二乘法研究涤纶非织造布的燃烧性能

使用锥形量热仪测试不同密度涤纶非织造布的燃烧性能,运用Origin Pro8.0软件中的最小二乘法拟合分析最大热释放速率、总热释放量、最大生烟速率、总生烟量以及一氧化碳产率和二氧化碳产率等性能参数,发现其都与密度呈线性关系,表明涤纶非织造布的密度直接影响其燃烧性能.该结论为从混配纤维燃烧性能检测到同配比混纺织物燃烧性能评定提供了参考价值.     

复合氢氧化物改性沥青阻燃和路用性能

将氢氧化铝(ATH)和氢氧化钙(HL)按质量比1∶1混合制得复合氢氧化物阻燃剂,采用热重、锥形量热仪和冻融劈裂等试验研究复合阻燃剂对沥青阻燃性能和路用性能的影响.结果表明,复合氢氧化物阻燃剂具有协同阻燃作用,较单一氢氧化物阻燃剂(ATH或HL)可以进一步延长沥青混合料的点燃时间,且降低平均热释放速率和CO产率的幅度更大;采用复合氢氧化物阻燃剂等量替代矿粉,可以有效地提升沥青混合料的高、低温性能和水稳定性.复合氢氧化物阻燃剂可以在更宽广的温度区间发挥阻燃作用,阻燃抑烟效果及路用性能俱佳,且性价比更高.     

四氟硼酸盐离子液体改性漂珠的制备及其阻燃热塑性聚氨酯弹性体的研究

采用离子液体[EOOEMIm][BF4]改性粉煤灰漂珠(FB)制备了一种新型阻燃剂FB@[EOOEMIm][BF4],并用于阻燃热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。通过扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)手段研究了FB@[EOOEMIm][BF4]的结构与元素分布特点,并且通过锥形量热仪(CCT)、烟密度仪(SDT)、热重(TG)及热重红外联用(TG-IR)等手段研究了TPU的阻燃及热降解性能。CCT实验表明:FB@[EOOEMIm][BF4]能够显著提高TPU的阻燃性能,热释放速率(HRR)、总热释放(THR)和生烟速率(SPR)等参数明显降低,其中当FB@[EOOEMIm][BF4]添加量质量分数为1.000%时,HRR峰值(356.3kW·m-2)较纯TPU(1 172.9kW·m-2)和含相同含量FB的样品(588.8kW·m-2)的HRR峰值分别降低了69.6%和39.5%。SDT实验表明:在无焰条件下,FB@[EOOEMIm][BF4]能够显著提高TPU的光通量,降低烟的产量。TG实验表明:FB@[EOOEMIm][BF4]能够显著提高TPU的热稳定性能,提高TPU的成炭能力。TG-IR实验表明:FB@[EOOEMIm][BF4]能够提高TPU的热稳定性,降低烟颗粒及有毒、有害气体的生成。     

离子液体改性漂珠对聚氨酯复合材料的燃烧及热解行为影响研究

利用离子液体[EOOEMIm][PF_6]对粉煤灰漂珠(FB)进行改性,制得了一种新型阻燃剂(FB@[EOOEMIm][PF_6]),并应用于热塑性聚氨酯弹性体(TPU)当中。采用烟密度仪(SDT)、锥形量热仪(CCT)、热重红外联用(TG-IR)等手段研究了复合材料的燃烧及热降解性能。SDT实验表明,在无焰或有焰条件下,FB@[EOOEMIm][PF_6]均能够增加TPU复合材料的光通量。CCT实验表明,FB@[EOOEMIm][PF_6]能够使得TPU复合材料的生烟速率(SPR)、总生烟量(TSR)、热释放速率(HRR)等参数较纯FB阻燃TPU显著降低,因而降低材料的生热及生烟性能。热重(TG)及热重红外联用(TG-IR)实验结果显示,FB@[EOOEMIm][PF_6]能够提高TPU复合材料的热稳定性,降低烟颗粒及有毒、有害气体的生成。所有实验结果证实,FB@[EOOEMIm][PF_6]在提高TPU的燃烧及热降解性能方面将会有较好的前景。     

氧化锌与膨胀型阻燃剂对聚丙烯的协效阻燃

采用磷酸、季戊四醇和三聚氰胺为原料合成了一种新型膨胀型阻燃剂(IFR)。并以IFR为阻燃剂,氧化锌(ZnO)为协效阻燃剂,聚丙烯(PP)为基体树脂制备了膨胀型阻燃PP复合材料,重点研究ZnO与IFR之间的协效阻燃作用。采用氧指数测定仪、UL-94测定仪和锥形量热仪等手段研究阻燃PP复合材料的燃烧性能,用动态傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究阻燃PP复合材料在不同温度下凝聚相的结构变化,初步揭示其热降解特性。实验结果表明:ZnO与IFR之间存在明显的协效阻燃效果;复合材料在240～330℃时,结构变化最剧烈;ZnO添加质量分数为1.6%时,炭层完整性最好,热释放速率峰值最低,降低幅度可达80%,UL-94为V-0级;ZnO添加质量分数为3.2%时,氧指数(LOI)最大为25.6%,UL-94为V-0级。     

EVA/蒙脱土纳米复合材料的阻燃性能

采用熔融插层法制备乙烯-醋酸乙烯酯/有机蒙脱土纳米复合材料(EVA/OM-MT),并研究其阻燃性能。结果表明,EVA大分子能有效地插入有机蒙脱土(OMMT)片层间,形成插层型纳米复合材料,而不能有效插入钠基蒙脱土(MMT)片层间;OMMT可以明显地改善EVA/OMMT的阻燃性能,随着OMMT用量的增大,EVA/OMMT的热释放速、峰值热释放速率、总热释放先明显降低然后趋于稳定。     

氮化硼对水性膨胀型防火涂料性能的影响

对六方氮化硼和立方氮化硼分别进行了剥离和羟基化改性,并采用X射线衍射、红外光谱分析、BET比表面积分析和热重分析对其结构进行了表征。将剥离前后的六方氮化硼,以及羟基化改性前后的立方氮化硼作为功能性填料应用于水性膨胀型防火涂中,研究了这4种氮化硼对水性膨胀型防火涂料性能的影响。结果表明,它们均能明显提高膨胀型防火涂料的阻燃性能,其中剥离后的六方氮化硼的阻燃效果最好。羟基化改性以及剥离均可提高氮化硼阻燃性能。剥离不仅可以提高六方氮化硼的阻燃性,还可以提高其涂料的耐水性,可能是因为剥离后的六方氮化硼纳米尺寸更小,更趋近于片状（层数减少）,利于在涂料以及碳层中的均匀分散,但羟基化改性由于提高了立方氮化硼的表面亲水性,因而降低了其涂料的耐水性。