微胶囊红磷和聚苯醚对高抗冲聚苯乙烯的协同阻燃作用

利用微胶囊红磷(MRP)和聚苯醚(PPO)来提高高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的阻燃性能, 通过熔融共混法制备了一系列不同组成的MRP-PPO/HIPS复合材料。采用水平燃烧、垂直燃烧、氧指数、锥形量热分析、高温热分解实验等方法研究了复合材料的阻燃性能。研究表明, 阻燃剂用量相同时, 在HIPS基体中同时加入MRP和PPO得到的复合材料比单独加入MRP或PPO得到的复合材料具有更好的阻燃性能。当MRP-PPO/HIPS的质量比为10:20:70时, 复合材料的氧指数为23.9%, 水平燃烧级别达到FH-1级, 垂直燃烧级别达到FV-0级, 阻燃性能达到最佳。MRP用量过多时, 复合材料的阻燃性能下降。研究认为, PPO和MRP对HIPS具有较强的协同阻燃作用。两者以适当比例并用时能够使复合材料在燃烧时的热释放速率和燃烧热大幅度减小, 降低了气相燃烧区的温度, 起到气相阻燃作用。同时, 复合材料在热分解和燃烧时能够生成连续和致密的炭层, 抑制了燃烧过程中的热量传递和物质交换, 起到凝聚相阻燃作用。因此, 复合材料的阻燃性能显著改善。     

MCA-MMT的制备及其对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料阻燃性能的影响

为了提高玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)复合材料(GF/PP)的阻燃性能,通过在蒙脱土(MMT)悬浮液中进行三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)分子自组装制备了新型协效成炭剂MCA-MMT,并采用FTIR、XRD、SEM和TGA对MCA-MMT的结构及热性能进行了表征;将MCA-MMT、无卤膨胀型阻燃剂与GF/PP熔融共混制备了阻燃复合材料MCA-MMT/(GF/PP),通过极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧试验和锥形量热测试研究了MCAMMT对GF/PP的阻燃效果和阻燃机制,并测试了复合材料的力学性能。结果表明:MMT的加入会影响氰尿酸和三聚氰胺在MCA合成过程中的氢键作用,干扰和抑制大平面氢键网络的形成,减少MCA氢键复合体的分子体积,使颗粒变小。MCA-MMT/(GF/PP)的UL-94防火等级达到V-0级,LOI为31.3%。MCA-MMT的阻燃效率高于传统MCA的,可降低材料燃烧的热释放程度和总烟释放量,使复合材料的阻燃性能提高,其阻燃机制为片层结构的MMT可提高MCA的成炭量,使MCA-MMT/(GF/PP)燃烧后能形成致密的残留炭层。MCA-MMT/(GF/PP)的拉伸、冲击强度与MCA/(GF/PP)的相比并未下降。     

微胶囊红磷和聚苯醚对高抗冲聚苯乙烯的协同阻燃作用

利用微胶囊红磷(MRP)和聚苯醚(PPO)来提高高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的阻燃性能,通过熔融共混法制备了一系列不同组成的MRP-PPO/HIPS复合材料.采用水平燃烧、垂直燃烧、氧指数、锥形量热分析、高温热分解实验等方法研究了复合材料的阻燃性能.研究表明,阻燃剂用量相同时,在HIPS基体中同时加入MRP和PPO得到的复合材料比单独加入MRP或PPO得到的复合材料具有更好的阻燃性能.当MRP-PPO/HIPS的质量比为10∶20∶70时,复合材料的氧指数为23.9％,水平燃烧级别达到FH-1级,垂直燃烧级别达到FV-0级,阻燃性能达到最佳.MRP用量过多时,复合材料的阻燃性能下降.研究认为,PPO和MRP对HIPS具有较强的协同阻燃作用.两者以适当比例并用时能够使复合材料在燃烧时的热释放速率和燃烧热大幅度减小,降低了气相燃烧区的温度,起到气相阻燃作用.同时,复合材料在热分解和燃烧时能够生成连续和致密的炭层,抑制了燃烧过程中的热量传递和物质交换,起到凝聚相阻燃作用.因此,复合材料的阻燃性能显著改善.     

蒙脱土/聚苯乙烯复合材料的热分解成炭行为

将聚苯乙烯(PS)树脂与不同种类蒙脱土(MMT)进行熔融复合制备MMT/PS复合材料, 通过X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)对复合材料的微观结构进行了研究。采用SEM、 EDX、 XRD、 氧指数法和锥形量热法研究了复合材料的热分解成炭行为和燃烧性能。结果表明: 用蒙脱土原土(NaMMT)制备的NaMMT/PS复合材料是一种简单物理混合物, 用有机蒙脱土(OMMT)制备的OMMT/PS复合材料是一种插层-部分剥离型纳米复合材料。MMT与PS质量比为6:100时, OMMT/PS复合材料的热释放速率峰值和平均值分别只有NaMMT/PS复合材料相应值的70.7%和67.4%, 火灾性能指数(FPI)是后者的1.2倍, 氧指数比后者增加1.0%, 热分解残余物表面碳元素含量是后者的2.5倍。OMMT/PS复合材料热分解后在材料表面生成一层厚厚的致密、 连续的含碳硅酸盐残余物层, 起到良好的阻燃作用, 而NaMMT/PS复合材料几乎没有成炭能力, 其热分解产物全部来自NaMMT本身的热分解, 阻燃性能很差。     

纳米BN与ZnO协效阻燃木粉-聚氯乙烯复合材料

为提高木粉-聚氯乙烯(WF-PVC)木塑复合材料的阻燃抑烟性能,本文将纳米BN与ZnO加入到WF-PVC木塑复合材料中,通过热压成型方法制备了阻燃WF-PVC木塑复合材料,研究了复合材料热分解、燃烧性能和力学性能。热重分析(TG)测试表明,BN和ZnO的加入一定程度上降低了复合材料的初始热分解温度,但明显提高了复合材料的热解残余物质量,BN和ZnO的质量比为1∶2时,复合材料的残炭量增加了21.7%。锥形量热仪燃烧测试表明,纳米BN和ZnO的加入能够显著提高复合材料的阻燃性能,与纯WF-PVC相比,BN与ZnO的加入能有效降低WF-PVC复合材料燃烧时的热释放和烟释放,复合材料的总热释放量和总烟气释放量最高分别降低18.2%和48.9%。通过万能力学试验机对材料进行力学性能测试,结果表明阻燃剂的加入一定程度上降低了复合材料的力学性能,对阻燃剂进行一定比例的复配,可有效减少对复合材料力学性能的损害,单独添加ZnO时,复合材料弯曲强度降低了29.5%,而BN和ZnO以2∶1的质量比复配时,复合材料的弯曲强度降低了9.9%。      

PP/PVAc-OMMT纳米复合材料及其阻燃材料的燃烧性能

利用锥形量热仪(CONE)在35kW/m2热辐照条件下,并结合极限氧指数(LOI)和UL-94垂直燃烧测试方法对聚丙烯(PP)/聚醋酸乙烯酯(PVAc)-有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料和加入无卤复配阻燃剂制备的PP/PVAc-OMMT/氢氧化镁(MH)/三氧化二锑(AO)纳米复合阻燃材料的热释放速率、烟释放及材料在燃烧时的质量损失行为进行了研究。结果表明,添加10%(质量分数)PVAc-OMMT可以提高PP材料的阻燃性能,燃烧时的热释放速率、质量损失率以及烟释放量减少,且PVAc-OMMT与无卤复配阻燃剂之间可产生阻燃协效作用,使纳米复合阻燃材料的阻燃性能、热稳定性和抑烟性进一步增强。     

熔融插层制备聚苯乙烯/蛭石纳米复合材料的结构与性能研究

通过熔融插层法制备了聚苯乙烯(PS)/蛭石纳米复合材料,测试了复合材料的力学性能、燃烧性能和熔体流动速率,并对不同蛭石含量的PS/蛭石纳米复合材料进行了对比。结果表明,当蛭石含量为3%时,与纯PS相比,熔体流动速率只降低了4%,即仍具有良好的加工性能,同时拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度分别提高了3.4%、77%和41%。氧指数测试结果表明,蛭石的加入有利于提高材料的阻燃性能。     

Mg(OH)2/聚苯乙烯复合材料的阻燃机制

把Mg(OH)₂ (Magnesium hydroxide, MH) 在不同温度热处理不同时间, 得到一系列不同热分解状态的Mg(OH)₂ (Treated magnesium hydroxide, t-MH)。以MH和t-MH为无卤阻燃剂, 聚苯乙烯(PS)为基体, 采用熔体共混法制备了MH/PS和t-MH/PS复合材料。详细研究了MH热处理对t-MH/PS复合材料燃烧性能的影响, 并以此实验结果为基础提出了复合材料的阻燃机制模型。结果表明, 随着热处理温度升高、热处理时间延长, MH逐渐分解并转化成MgO。在相同条件下t-MH/PS复合材料的阻燃性能较MH/PS复合材料显著降低, 但是仍然比纯PS有明显提高。此外, MH热分解产生的MgO有促进PS成炭的作用。MH/PS复合材料的阻燃机制是以下几种因素协同作用的结果: (1)MH分解吸热的冷却降温作用;(2)MH热分解释放水蒸气的气相稀释作用;(3)MH热分解产物MgO的固相阻隔与防护作用;(4)MgO促进PS成炭阻燃作用。     

APP-SiO_2凝胶/杨木阻燃复合材料制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法制备聚磷酸铵(APP)-SiO2凝胶/杨木阻燃复合材料,表征其微观形貌、结构组成、物理力学性能,并研究其阻燃抑烟作用机理。结果表明,APP-SiO2凝胶主要分布在木材导管、木射线及细胞间隙中,凝胶体系与木材纤维素形成氢键紧密结合。复合材料在700℃的失重率仅为素材的71.9%,残炭量由5.4%上升到31.9%,热稳定性改善。复合材料的热释放速率、总热释放量、烟生成速率、总烟释放量较未处理木材均明显降低,当APP浓度为18%时,复合材料的总烟释放量仅为素材的4.9%,表现出高效的阻燃抑烟特性。尽管复合材料的静曲强度略微降低,但其弹性模量明显上升,增幅高达35.8%。     

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。      

二乙基次磷酸铝和埃洛石纳米管协效阻燃尼龙66的制备及性能

使用二乙基次磷酸铝(ADP)与埃洛石纳米管(HNTs)作为阻燃体系,采用熔融共混法对尼龙66(PA66)进行阻燃改性,研究了ADP与HNTs的配比对ADP-HNTs/PA66复合材料的阻燃性能、力学性能及热稳定性的影响,对燃烧残炭进行SEM观察,通过TG-IR和FTIR的手段研究阻燃机制。研究发现,ADP-HNTs/PA66复合材料的阻燃性能随HNTs的比例增大而先增高后下降,在阻燃体系为11wt%ADP-1wt%HNTs时,ADP-HNTs/PA66复合材料的UL94阻燃等级为V-0级,极限氧指数(LOI)为35.6%,具有协效阻燃作用;拉伸强度及断裂伸长率随ADP-HNTs阻燃体系中HNTs的比例在一定范围内增大而逐渐增大,冲击强度则逐渐下降;TG分析表明,HNTs能够促进成炭,减缓降解;SEM结果显示,ADP-HNTs阻燃体系能够形成连续致密炭层;TG-IR和FTIR分析表明,ADP兼具气相及凝聚相阻燃,HNTs能够在凝聚相中与ADP产生相互作用,促进交联成炭。      

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...     

Mg(OH)2-Al(OH)3-微胶囊红磷/高抗冲聚苯乙烯无卤阻燃复合材料

以氢氧化镁(MH)、氢氧化铝(ATH) 和微胶囊红磷(MRP) 为无卤阻燃剂, 高抗冲聚苯乙烯(HIPS) 树脂为聚合物基体, 通过熔融共混法制备了一系列不同组成的MH-ATH-MRP/HIPS复合材料。采用水平燃烧、垂直燃烧、氧指数、锥形量热分析、高温热分解实验等方法研究了复合材料的阻燃性能。结果表明, 阻燃剂用量相同时, 在HIPS基体中同时引入MH和ATH得到的复合材料比单独加入MH或ATH得到的复合材料具有更好的阻燃性能。当MH-ATH/HIPS的质量比为70:30:100时, 复合材料的水平燃烧级别达到FH-1级, 氧指数为25.2%, 但垂直燃烧无级别。在上述体系中加入极少量的MRP(占复合材料的质量分数为2.9%)就可使复合材料的火灾性能指数(FPI) 提高85%, 燃烧过程中热量释放和质量损失更慢、成炭能力明显增强, 垂直燃烧级别达到FV-0级。当MH-ATH-MRP/HIPS的质量比为21:9:12:100时, 复合材料的各项阻燃性能达到最佳, 可以大幅度减少阻燃剂的用量。MH、ATH和MRP对HIPS具有非常显著的协同阻燃作用。同时加入MH和ATH时不仅可以在更宽的温度范围内抑制HIPS的升温和分解, 而且能够在更宽的温度范围内相继释放出水蒸气稀释氧气和可燃气体的浓度, 从而起到协同阻燃作用。加入MRP后复合材料的成炭能力大大增强, 进一步改善了凝聚相阻燃的效果, 因此阻燃性能显著提高。     

木质素-木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备及阻燃性能

将生物质可再生资源木质素（Lig）和一种P-N-B系阻燃剂单独或复配使用添加到木粉/高密度聚乙烯（WF/HDPE）混合物中,通过挤出成型的方式制备Lig-WF/HDPE复合材料,探究了Lig对阻燃型Lig-WF/HDPE复合材料阻燃性能的影响。锥形量热仪测试结果表明,Lig的加入能有效降低Lig-WF/HDPE复合材料的热释放速率,提高残余物质量。Lig添加量为15wt%时Lig-WF/HDPE复合材料的阻燃效果最佳,但发烟量较大。Lig与P-N-B系阻燃剂复配使用可使（P-N-B）-Lig-WF/HDPE复合材料的发烟量明显降低,阻燃性能进一步提高。Lig添加量为5wt%、P-N-B系阻燃剂添加量为10wt%时,（P-N-B）-Lig-WF/HDPE复合材料的极限氧指数从未添加阻燃剂WF/HDPE复合材料的24.3提高到27.3,且力学性能较两种阻燃剂单独使用时有提升。      

电器封装用高效导热/阻燃环氧复合材料的制备

目的为了提高电器封装材料的安全性,制备出一种具有高效导热/阻燃的环氧复合材料。方法通过原位聚合法,采用三聚氰胺-甲醛树脂预聚体(MF)修饰石墨烯(G)/磷烯(BP)合成纳米填料,辅以环氧树脂(E51)制备高导热/阻燃的环氧复合材料。通过TGA、热线法和锥形量热法分别测试复合材料的热稳定性、导热性和阻燃性。结果研究结果表明,当MF@BP/G的质量分数为3%时,环氧复合材料的残碳量高达22.19%,相较于纯的环氧复合材料提升了76.77%;导热系数提升至0.257 W/(m∙K),提升率为27.86%;峰值热释放率、总的热释放量、峰值烟雾释放率和总的烟雾释放量分别下降了43.76%,27.72%,46.81%和28.83%。结论以MF@BP/G为功能填料,可以有效提高环氧复合材料的导热性和阻燃性,有利于提升环氧复合材料的使用安全性。     

杨木胶合板阻燃性能研究

通过热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、有效燃烧热(EHC)、CO产率、CO2产率以及烟释放总量等指标,研究了杨木胶合板的阻燃性能。实验结果表明:磷酸氢镁和二氧化锆阻燃剂单独使用时,都能够在杨木胶合板燃烧过程中降低热释放速率、总热释放量、有效燃烧热、CO2产率以及烟释放总量,增大CO产生速率,但阻燃效果不理想;而磷酸氢镁与纳米二氧化锆复合阻燃剂,可以在杨木胶合板燃烧过程中产生协同效应,并且使用此复合阻燃剂的杨木胶合板在点燃190 s后即停止燃烧,其阻燃效果最佳。