基于微胶囊化聚磷酸铵和微胶囊化膨胀石墨的阻燃硬质聚氨酯泡沫复合材料的制备及性能

采用原位聚合法,以聚氨酯为壳材,制备微胶囊化聚磷酸铵(PUAPP)和微胶囊化膨胀石墨(PUEG)。采用XPS、FTIR、TG和SEM分别对PUAPP和PUEG进行表征,结果表明,聚氨酯有效包覆在聚磷酸铵和膨胀石墨表面,成功制备了PUAPP和PUEG。在此基础上,采用一步法全水发泡工艺将PUAPP和PUEG引入到聚氨酯硬泡(RPUF)中,制备出一系列阻燃RPUF复合材料。采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、TG、万能试验机、导热及密度测试研究了PUAPP/RPUF、PUEG/RPUF及PUAPP-PUEG/RPUF复合材料的阻燃性能、力学性能、保温性能及热稳定性。研究表明,微胶囊化阻燃剂的加入可以提高RPUF复合材料的高温稳定性,PUEG/RPUF、PUAPP/RPUF和PUAPP-PUEG/RPUF复合材料在700℃的残炭率从1.2wt%分别提高至6.9wt%、11.2wt%和10.7wt%。阻燃测试表明,PUAPP和PUEG可以有效提高RPUF复合材料的阻燃性能,当加入10.4wt% PUAPP时,PUAPP/RPUF复合材料的LOI提高到22.3vol%,UL-94等级为V-0级;当加入10.4wt% PUEG时,PUEG/RPUF复合材料的LOI达到25.3vol%,UL-94等级为V-0级;PUAPP-PUEG/RPUF复合材料的LOI达到24.3vol%,UL-94等级为V-0级。SEM和拉曼测试表明,PUAPP和PUEG可以提高RPUF复合材料的炭渣石墨化程度,使炭渣的致密性更强。      

无卤阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫复合材料的制备及性能表征

为使得乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)泡沫复合材料具有阻燃功能,分别添加膨胀石墨-聚磷酸铵(EGAPP)和膨胀石墨-聚磷酸铵-热塑性淀粉(EG-APP-TPS)两种不同复配阻燃剂,通过熔融共混和硫化发泡制备了无卤阻燃EVA泡沫复合材料。采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热分析质谱联用(TG-MASS)及扫描电镜(SEM)测试等对EG-APP/EVA及EG-APP-TPS/EVA泡沫复合材料进行表征。结果表明:EG-APP复配阻燃剂添加量为30wt%、EG与APP质量比为1∶4时,EG-APP/EVA泡沫复合材料的LOI达28.1%,UL-94为V-1级;而当EG-APP-TPS复配阻燃剂添加量同为30wt%,EG、APP与TPS质量比为1∶4∶1时,EG-APP-TPS/EVA泡沫复合材料的LOI可达29.3%,UL-94为V-0级。TG-MASS和SEM分析表明:EG、APP和TPS在气相和固相中均具有显著的协同阻燃作用。     

矿物/IFR复合阻燃剂对UPR阻燃、抑烟性能的影响

将一种矿物与膨胀型阻燃剂(1FR,聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺,APP/PER/Mel)复配,应用于不饱和聚酯树脂(UPR),得到膨胀型阻燃UPR复合材料。通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)、烟密度等级(SDR)、DSC-TG对复合阻燃材料的阻燃、抑烟及热稳定性能进行研究。结果表明,在该膨胀型复合阻燃剂中,矿物与IFR存在明显的协效作用,在矿物:APP:PER:Mel=4:2:1:1(质量比),(复合阻燃剂)=40%的情况下,LOI高达36.4%,阻燃级别为UL94V-0级,SDR为60.84,满足国家对Bl级电器类热固性塑料的使用要求。     

有机蒙脱土协同含磷木质素基成炭剂阻燃聚乳酸

将自制含磷木质素基成炭剂（Lig-P）和聚磷酸铵（APP）复配用于制备阻燃聚乳酸（PLA）基复合材料,考察了协效阻燃剂有机蒙脱土（OMMT）对阻燃PLA性能的影响。采用极限氧指数（LOI）仪、垂直燃烧（UL-94）测试仪、锥形量热仪、热失重分析仪分别对Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的阻燃性能、热稳定性能和燃烧行为进行了研究。结果发现,OMMT与Lig-P-APP存在明显的协同阻燃作用,当OMMT替代3wt%的Lig-P-APP时,Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的LOI由27%增加至32%,UL-94等级由V1级提高至V0级;且Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的最大热降解速率有所降低,800℃的残炭量提高了将近50%;此外,OMMT的引入使PLA阻燃复合材料的热释放速率明显降低,热释放速率峰值（PHRR）、烟释放速率峰值（PSPR）及总烟释放量（TSR）分别降低了26.4%、60%及26.3%。OMMT可明显提高阻燃PLA炭层的致密度及石墨化程度。      

微胶囊化聚磷酸铵在EVA中的膨胀型阻燃作用

采用原位聚合方法制备出三聚氰胺-甲醛树脂(密胺树脂)微胶囊化聚磷酸铵(MCAPP),并用电子能谱等手段对其表征。结果表明,聚磷酸铵经过微胶囊化后在水中溶解度大大降低。与APP相比,MCAPP在EVA中的阻燃性能有较大提高。当MCAPP与季戊四醇(PER)或双季戊四醇(DPER)以一定比例复配时,其EVA/MCAPP/PER或EVA/MCAPP/DPER复合材料的氧指数进一步提高,而且该三元复合材料的垂直燃烧性能能够达到UL-94 V-0级。TG实验发现,MCAPP的初始分解温度与APP的差不多;EVA/MCAPP复合材料的热稳定性要比EVA/APP复合材料的热稳定性有所提高。     

聚酰胺6对聚丙烯/膨胀阻燃体系阻燃性和力学性能的影响

以聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)组成的膨胀阻燃剂(IFR)为主阻燃剂，有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂，马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)为增韧剂，以聚酰胺6(PA6)为聚合物成炭剂，采用熔融共混法制备了PP/PA6/POE-g-MAH/IFR/OMMT阻燃复合材料，并研究了PA6对PP阻燃复合材料阻燃性和力学性能的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、热重分析、扫描电子显微镜和力学性能测试等手段对PP阻燃复合材料进行了测试与表征。结果表明：成炭剂PA6的加入，可显著地提高PP阻燃复合材料的阻燃性能，当PA6含量为5%时，PP阻燃复合材料的LOI由原来不含PA6时的25.5%提高到了30.0%,垂直燃烧等级由原来的无等级提高到了UL-94 V-0级，且随着PA6含量的进一步增加，LOI在逐渐增大。但PA6的加入，会使PP阻燃复合材料的力学性能下降。     

有机蒙脱土与膨胀阻燃剂协同阻燃聚丙烯

分别以膨胀型阻燃剂(IFR)为主阻燃剂、有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂,对聚丙烯(PP)进行阻燃改性。采用UL-94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)、热失重(TG)及拉伸等测试分别表征PP/IFR/OMMT复合材料的阻燃性能、热稳定性能及力学性能,研究了IFR和OMMT对PP阻燃性能、力学性能和热稳定性能的影响。通过红外线光谱仪分析了试样物质组成及扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的外观形貌。结果表明:OMMT的加入,使PP/IFR复合材料体系的热稳定性和阻燃性能得到极大提高。当添加2%(质量分数)OMMT,PP/IFR/OMMT复合材料的LOI值从18%上升到23%,阻燃级别从NR提升到V-0,并且无熔滴滴落,同时复合材料的力学性能也较好,拉伸强度达到34.46MPa,断裂伸长率能达到107.19%。     

RDP与APP/MC/PPO复配膨胀阻燃聚乙烯的研究

采用聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺氰脲酸盐(MC)和聚苯醚(PPO)复配制备膨胀阻燃剂(IFR),与阻燃协效剂间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)进行聚乙烯(PE)阻燃。借助氧指数、垂直燃烧测试,探讨IFR与阻燃协效剂RDP间的协效性,研究RDP不同添加量对IFR阻燃复合材料燃烧性能的影响,并对其力学性能进行测试。利用TG,DTG热分析技术对协效性进行验证。结果表明:RDP与IFR具有阻燃协效作用,RDP的协效性主要在热分解的第一阶段发挥作用,可催化APP提前分解,RDP的加入降低了热分解过程的热释放量,促进了多孔泡沫炭层的形成,并显著提高材料的残炭量;当RDP的添加量为5%(质量分数)时,氧指数(LOI)达到最大值31,并通过UL94V-0级。可见RDP与APP/MC/PPO阻燃剂复配可大幅提高PE的抗燃烧性能。     

纳米膨胀阻燃季戊四醇二磷酸酯双磷酰蜜胺有机改性蒙脱土/聚乳酸复合材料的制备及阻燃性能

将一种高效膨胀型无卤阻燃剂季戊四醇二磷酸酯双磷酰蜜胺(SPBDM)和有机改性蒙脱土(OMMT)添加到高分子量聚乳酸(PLA)中,熔融共混制备纳米膨胀型阻燃聚乳酸复合材料(SPBDM-OMMT/PLA)。采用XRD、TEM研究了纳米粒子的形态分布,并用热重分析法(TGA)、氧指数测试(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)探讨了该纳米阻燃SPBDM-OMMT/PLA复合材料的热性能和阻燃性能。研究表明,OMMT在PLA基体中有较好的分散性,高分子链插入层状硅酸盐片层间,形成了剥离型或插层型复合材料;相比纯PLA,加入SPBDM后改善了OMMT/PLA的高温热稳定性,最大热分解温度均向高温移动,且高温残炭质量分数大幅度提高;当SPBDM和OMMT质量分数分别为10.0%和1.0%时,纳米阻燃SPBDM-OMMT/PLA复合材料能达到较好的阻燃效果,LOI数值高达32%,相应垂直燃烧等级达UL-94V-0级。     

聚磷酸铵/次磷酸铝协效阻燃聚丙烯/木粉复合材料

以聚磷酸铵(APP)和次磷酸铝(AHP)为阻燃剂,马来酸酐接枝聚丙烯(MA-g-PP)为界面相容剂,通过熔融共混制备了聚丙烯(PP)/木粉(WF)复合材料。采用UL-94垂直燃烧、氧指数(LOI)、热重分析(TGA)探究了阻燃PP/WF复合材料的阻燃性和热分解过程。实验表明,当APP与AHP质量比为9∶1时,LOI值为28.3%,垂直燃烧UL-94达到V-0级。TGA和DTG测试表明,APP与AHP复配能降低木纤维的分解温度,使复合材料提前成炭,达到阻燃作用;加入APP与AHP的PP/WF复合材料的成炭率提高了141%,其高温稳定性也得到提高。通过SEM观察到,当m(APP)∶m(AHP)=9∶1时,木塑复合材料可形成致密的炭层,具有更好的隔热、隔氧作用,从而提高了阻燃性。结果表明在聚磷酸铵中加入少量的协效剂次磷酸铝可明显提高PP/WF复合材料的阻燃性。     

Effect of cellulose acetate butyrate microencapsulated ammonium polyphosphate on the flame retardancy, mechanical, electrical, and thermal properties of intumescent flame-retardant ethylene-vinyl acetate copolymer/microencapsulated ammonium polyphosphate/polyamide-6 blends

Ammonium polyphosphate (APP), a widely used intumescent flame retardant, has been microencapsulated by cellulose acetate butyrate with the aim of enhancing the water resistance of APP and the compatibility between the ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) matrix and APP. The structure of microencapsulated ammonium polyphosphate (MCAPP) was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), and water contact angle (WCA). The flame retadancy and thermal stability were investigated by a limiting oxygen index (LOI) test, UL-94 test, cone calorimeter, and thermogravimetric analysis (TGA). The WCA results indicated that MCAPP has excellent water resistance and hydrophobicity. The results demonstrated that MCAPP enhanced interfacial adhesion, mechanical, electrical, and thermal stability of the EVA/MCAPP/polyamide-6 (PA-6) system. The microencapsulation not only imparted EVA/MCAPP/PA-6 with a higher LOI value and UL-94 rating but also could significantly improve the fire safety. Furthermore, the microencapsulated EVA/MCAPP/PA-6 composites can still pass the UL-94 V-0 rating after treatment with water for 3 days at 70 °C, indicating excellent water resistance. This investigation provides a promising formulation for the intumescent flame retardant EVA with excellent properties.     

水滑石/红磷协同阻燃EVA材料的热分解特性

采用熔融共混方法制备了EVA/水滑石(LDH)/微胶囊化红磷(MRP)无卤阻燃材料,研究了LDH和MRP在乙烯与醋酸乙烯共聚物(EVA)中的阻燃协同作用,发现在EVA/LDH阻燃体系中添加适量的MRP可以显著提高体系阻燃性能,而且燃烧过程中不再有熔滴现象发生。采用TG和实时傅立叶变换红外光谱(RT-FT-IR)研究了EVA及其复合阻燃材料的热分解特性,实验发现,与EVA/LDH体系相比,EVA/LDH//MRP体系的热稳定性有所提高,MRP对EVA/LDH体系中的EVA热氧化降解具有一定的抑制作用。     

聚磷酸铵及季戊四醇膨胀型阻燃环氧树脂的阻燃性能

研究了聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)阻燃环氧树脂的阻燃性能和热分解特性。结果表明,阻燃环氧树脂的氧指数(LOI)随APP含量的增加而增加;当APP添加量达到20%时,阻燃环氧树脂的垂直燃烧性能达到V-0级。在APP阻燃环氧树脂中引入成炭剂PER使得体系的LOI值有所降低,但适量PER的引入使得阻燃体系的最大热释放速率降低。热失重(TG)实验结果表明,与未阻燃的环氧树脂相比,阻燃环氧树脂的初始分解温度有所降低,但在高温下阻燃环氧树脂的热稳定性较好。此外,还采用了激光拉曼光谱对阻燃环氧树脂燃烧后的炭层进行了分析。     

三聚氰胺磷酸盐和季戊四醇在EVA中的阻燃研究

研究了三聚氰胺磷酸盐(M P)和季戊四醇(PER)作为膨胀型阻燃剂(IFR)在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)中的阻燃作用。采用氧指数法和垂直燃烧法研究了M P和PER不同配比对EVA阻燃效果的影响。实验结果表明,M P和PER的配比不同对体系的阻燃有很大影响。在M P和PER总添加量为50%时,M P/PER质量比为2∶1时显示出最好的阻燃效果,阻燃EVA体系氧指数最高,垂直燃烧达到V-0级。采用热分析研究了膨胀型阻燃EVA体系的热分解特性,以及采用激光拉曼光谱等手段对材料燃烧后形成的膨胀炭层进行了表征。     

Enhancement on physical properties of flame retarded ethylene-vinyl acetate copolymer/ferric pyrophosphate composites through electron beam irradiation

Ferric pyrophosphate (FePP) with silica-gel microencapsulated ammonium polyphosphate (MCAPP) and char forming agent (CFA) in the flame retardation of ethylene-vinyl acetate copolymer has been studied through LOI and UL-94 test. The UL-94 data show that EVA with 20 wt.% IFR only has V-2 rating. However, with the addition of 1 wt.% FePP and 19 wt.% IFR, it can reach V-0 rating. The properties of the composites before and after the electron beam irradiation are compared. The volume resistivity, mechanical and thermal properties of the irradiated EVA composites are also evidently improved at appropriate irradiation dose as compared with those of un-irradiated ones. The tensile strength of EVA/IFR/FePP composites with 160 kGy irradiation is 21.8 Mpa, which is much higher than that of un-irradiated one (12.7 MPa). Furthermore, the thermal aged test and water resistance test results demonstrate that EVA/IFR/FePP composites have good thermal aging property and water durability.     

三聚氰胺氰尿酸盐与聚磷酸铵协同作用对环氧树脂阻燃性能的影响

采用氧指数法（LOI）、垂直燃烧法（UL-94）及热重分析法（TGA）对三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）和聚磷酸铵（APP）阻燃环氧树脂的阻燃性及热稳定性进行了研究。TGA结果表明,MCA促进成炭的作用较弱,主要在气相起到阻燃的作用。而APP的添加虽然降低了环氧树脂的初始分解温度,但当温度高于400℃时,体系具有更好的热稳定...     

Cyclodextrin microencapsulated ammonium polyphosphate: Preparation and its performance on the thermal,flame retardancy and mechanical properties of ethylene vinyl acetate copolymer

Cyclodextrin microencapsulated ammonium polyphosphate (MCAPP) was prepared by the reaction between cyclodextrin (CD) and toluene-2,4-diisocyanate (TDI) with the goal of improving the water durability of APP and preparing a novel functional flame retardants. The Fourier transform infrared spectra (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results indicated MCAPP were successfully prepared, and the water contact angle (WCA) results indicated that cyclodextrin resulted in the transformation of hydrophilic to hydrophobic of the flame retardant surface. The MCAPP was then incorporated into the ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) system and the effects of the MCAPP on the mechanical, combustion, thermal, interfacial adhesion and flame-retardant properties of EVA cable were investigated and compared by thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM), limiting oxygen index (LOI), mechanical test, cone calorimeter and UL-94 test. The characterization for the various properties of EVA composites demonstrated that cyclodextrin microencapsulation technology could enhance the interfacial adhesion, resulting in the improved mechanical, thermal stability, combustion properties and flame-retardant properties compared with those of EVA/APP/CD system. Furthermore, the water resistance experiments results demonstrate that EVA/MCAPP composites have good water durability due to the hydrophobic property of MCAPP. Above all, the microencapsulation of APP with cyclodextrin developed in this study may be a promising formulation for combining the acid source, the carbonization agent and the blowing agent in one flame retardant, and the MCAPP can solve the water resistance and the compatibility problem of the flame retardant during the industrial application.