聚磷酸铵/纳米SiO_2阻燃水稻秸秆/聚乙烯复合材料的研究

采用聚磷酸铵(APP)与纳米SiO_2阻燃水稻秸秆/高密度聚乙烯(HDPE)木塑复合材料,通过力学性能、极限氧指数、垂直燃烧、热重分析(TGA)和扫描电镜等研究了复合材料的界面,力学,阻燃性能及热降解行为。研究结果表明,当添加17%(wt,质量分数,下同)的APP与3%的纳米SiO_2时达到V-0级,极限氧指数提高了30.8%。拉伸强度提高了42.8%,弯曲强度提高51.9%,冲击强度提高了73.9%。TGA与SEM研究表明,APP与纳米SiO_2对木塑复合材料具有阻燃协效效应,APP使秸秆粉碳化同时膨胀发泡,纳米SiO_2加固炭层是阻燃的主要原因。     

介孔SiO_2复配水滑石协效阻燃EVA性能研究

以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为基体树脂,水滑石(LDHs)为复配阻燃剂,通过添加协效剂介孔SiO_2制得介孔SiO_2/EVA/LDHs复合材料。对制得的介孔SiO_2/EVA/LDHs复合材料的阻燃和抑烟效果进行表征,并初步探讨相应的阻燃及抑烟作用机理。实验结果表明:制得的介孔SiO_2/EVA/LDHs复合材料极限氧指数(LOI)值最高达到29.5%;阻燃性等级(UL94)达到V-1级以上,热释放峰值为207.29kW/m~2,总热释放为95.7MJ/m~2,具有良好的阻燃性能;在点火和未点火情况下,复合材料均体现出良好的抑烟性能。     

硅硼复配对木塑复合材料阻燃协效作用的研究

木塑复合材料(WPC)的阻燃研究近年来得到了广泛关注,硅系与硼系阻燃剂作为环境友好型阻燃剂成为了研究热点。将纳米SiO_2、聚硅氧烷分别与硼酸锌复配,应用在杨木粉-聚丙烯复合材料中测试其燃烧性能及力学性能,以判断是否具有阻燃协效作用及其对材料力学性能的影响。结果表明:纳米SiO_2、聚硅氧烷与硼酸锌之间存在阻燃协效作用,当m(纳米SiO_2)∶m(聚硅氧烷)∶m(硼酸锌)=4∶2∶4时,加入20%(wt,质量分数)的阻燃剂,阻燃型复合材料的燃烧性能达到最佳,极限氧指数为32.6%,UL-94达到V-0级,800℃时材料的残炭量达到37.2%。     

环氧改性酚醛树脂纳米复合材料的制备及性能研究

为提高酚醛树脂(PF)的耐热性和韧性,拓宽其应用范围,采用环氧树脂(EP)和纳米二氧化硅(SiO_2)对酚醛树脂进行改性,研究环氧树脂和纳米粒子用量对酚醛树脂综合性能的影响。测试结果综合分析表明,在环氧树脂用量为20%(wt,质量分数),KH560用量为20%(wt,质量分数),纳米SiO_2用量为1%(wt,质量分数)条件下,环氧/纳米SiO_2改性酚醛树脂复合材料的聚合时间和软化点得到提高,热分解温度达到416.2℃,冲击强度达到7.49kJ/m~2,具有较好的性能。     

PP/纳米SiO2/氮磷阻燃剂复合材料的研究

目的研究聚丙烯复合材料的燃烧行为和纳米SiO_2含量对复合材料力学性能的影响。方法采用熔融共混方法,将聚丙烯、氮磷复配阻燃剂及表面改性的纳米SiO_2制备成聚丙烯复合材料。结果在燃烧过程中纳米SiO_2对阻燃性能有一定影响,氮磷复配阻燃剂是影响复合材料阻燃性能的关键因素。随着纳米SiO_2含量的增加,复合材料的极限氧指数先增加后降低,当纳米SiO_2质量分数为1%时,复合材料的极限氧指数最大。随着纳米SiO_2含量的增加,复合材料的拉伸、冲击、弯曲强度和弯曲模量呈现先增大后减小的现象。结论氮磷复配阻燃剂与纳米SiO_2对于复合材料有一定的协同阻燃效果。当纳米SiO_2质量分数为1%时,复合材料的阻燃及力学性能最优。     

改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯水性防腐涂料的研制

通过油酸对纳米二氧化硅(SiO_2)进行改性,将改性纳米SiO_2与环氧树脂和丙烯酸单体充分混合,反应后制得改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯乳液。以改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯为成膜物质,通过添加颜、填料和多功能助剂,调节改性环氧树脂∶丙烯酸酯的摩尔配比为1∶1,并用0.15%(wt,质量分数)氢氧化钠(NaOH)优化酸碱度,制得一种新型改性纳米SiO_2/环氧-丙烯酸酯水性防腐蚀涂料,涂料的附着力达到1级,耐冲击性达到50cm,铅笔硬度达到2H,并具有贮存稳定性能好、耐候性能和物理机械性能等优异的特性。     

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。     

纳米SiO2和MgAl-SDBS-LDHs在聚丙烯中的协同分散及协效阻燃性能研究

以有机改性纳米SiO2和MgAl-SDBS-LDH为填料,采用熔融共混法制备PP/MgAl-SDBS-LDHs、PP/MgAl-SDBS-LDHs/SiO2复合材料。采用XRD、TGA、氧指数仪、水平垂直燃烧仪和锥形量热仪等方法,探讨纳米SiO2、MgAl-SDBS-LDHs在聚丙烯中的协同分散及协效阻燃性能。结果表明:相比PP/MgAl-SDBS-LDHs,PP/MgAl-SDBS-LDHs/SiO2复合材料体系的分散性得到明显改善。PP/5%MgAl-SDBS-LDHs/10%SiO2复合材料的初始分解温度较纯PP升高62℃,残留量达到11.18%。样品达到UL-94水平燃烧测试标准,极限氧指数(LOI)提高3.8,平均质量损失速率(AMLR)下降1.8g/(m2·s),生烟总量(TSP)增加4.7m2,热释放速率峰值(PHRR)下降41%。有机改性纳米SiO2改善了MgAl-SDBS-LDHs在聚丙烯中的分散性并提高了复合材料的阻燃性能。     

纳米石墨负载功能化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜的性能及表征

采用十二烷基硫酸钠改善纳米石墨(CNPs)在水溶液中的分散性,使其均匀负载至功能化石墨烯纳米带(EGNRs)上,制得功能化石墨烯纳米带-纳米石墨复合体(EGNRs_(75%)-CNPs),随后利用溶液涂覆成膜工艺在涂膜机上制得EGNRs_(75%)-CNPs/乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)复合材料薄膜。采用FTIR、XRD、XPS、TEM、FESEM、氧气透过仪、高阻计对不同EGNRs_(75%)-CNPs含量的EGNRs_(75%)-CNPs/EVA复合材料薄膜进行了结构和性能表征。研究表明:EGNRs_(75%)-CNPs以3D网络形式存在,能够抑制纳米带团聚,说明其与EVA基体相容性好。当EGNRs_(75%)-CNPs质量分数为1%时,EGNRs_(75%)-CNPs/EVA复合材料薄膜的氧气透过率降低了67.6%,阻隔性能提高明显;当质量分数为0.8%时,CNPs负载到EGNRs构建3D导电网络,协同发挥增强作用,EGNRs_(75%)-CNPs/EVA复合材料薄膜导电性能提升了约8个数量级,表现出了优良的室温导电性能。     

改性纳米二氧化硅增强增韧聚对苯二甲酸丁二醇酯

采用四辛基溴化铵(TOAB)改善纳米二氧化硅颗粒(SiO_2)的分散性,并在SiO_2表面进行聚对苯二甲酸丁二醇酯(pCBT)的接枝改性。以不同含量改性的SiO_2(0.1%~2%(质量分数))与环状聚对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)熔融共混,原位聚合制得SiO_2/pCBT纳米复合材料。纳米复合材料的结晶性能和力学性能表征结果表明:随着SiO_2含量的增多,结晶度逐渐提高;与纯pCBT相比,添加1%(质量分数)SiO_2的复合材料的杨氏模量提高了22%,断裂吸收能提高约56%;此外,SiO_2还能显著提高pCBT纳米复合材料的弹性模量和玻璃化转变温度。     

无卤阻燃PBT材料的制备及性能研究

通过熔融共混法将无卤阻燃剂间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)用于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT),制得PBT阻燃复合材料,并采用极限氧指数测试、垂直燃烧测试、力学性能测试、热失重分析和扫描电子显微镜等手段对PBT复合材料进行了性能测试与结构表征。结果表明:RDP的加入可有效改善PBT的阻燃性能,加入5%(wt,质量分数,下同)RDP时,材料极限氧指数达到22.6%;加入12%RDP时,极限氧指数达到24.3%。当RDP含量大于8%时,热性能得以提高。但加入RDP,材料的力学性能却不能得到明显改善。     

改性氧化石墨烯/氢氧化镁/聚酰胺-6复合材料的制备和性能研究

采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改性处理氧化石墨烯(GO),添加改性后的GO,与聚酰胺-6(PA6)/氢氧化镁[Mg(OH)_2],成功制备了改性GO/PA6/Mg(OH)_2复合材料。通过红外光谱、热重分析、X-射线衍射、机械拉伸、锥形量热仪等技术手段对复合材料进行了分析和表征。结果表明,添加改性GO之后PA6/Mg(OH)_2复合材料的热分解速率大大降低,拉伸强度由32MPa提高至43MPa,在改性GO添加量为1%(wt,质量分数),Mg(OH)_2添加量为40%(wt,质量分数)条件下,制得的改性GO/Mg(OH)_2/PA6的极限氧指数达到28.5,具有较好的阻燃性能。     

PE/木粉/MRP/Nano–MH共混材料的阻燃及热分解动力学研究

目的 研究微胶囊红磷(MRP)和纳米氢氧化镁(Nano–MH)协同阻燃木塑复合材料(WPC)的阻燃效果及阻燃机理。方法 以MRP为主阻燃剂,Nano–MH为协效阻燃剂,低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)和木粉为基础物质,采用二次造粒和注射成型法制备阻燃木塑材料(WPC/MRP/MH)。通过燃烧等级测定、极限氧指数(LOI)测定和热重谱图(TG)分析阻燃剂对复合材料阻燃性的影响,利用Flynne–Walle–Ozawa(FWO)方法研究WPC和WPC/MRP/MH的热分解行为,并采用Criado方法推断WPC/MRP/MH的反应机理。结果 复合材料MRP质量分数为12.5%时阻燃等级达到UL94 V–0级,LOI值高达28.3%;WPC/MRP/MH的t_onset、t_endset和t_p均高于WPC,且在热分解后期FWO方法得到的表观活化能(E_a)逐渐增加,材料热稳定性明显提高;WPC/MRP/MH的反应机理函数为g(α)=[-ln(1-α)]^1/n、f(α)...     

蓖麻油-SiO2复合改性AZ91镁合金环氧有机涂层防腐性能研究

采用化学浸渍法在AZ91镁合金表面制备磷酸盐转化膜,继而进行环氧有机涂层制备,在环氧涂层中,分别添加了不同用量的纳米二氧化硅(SiO_2)和蓖麻油。并对制得的蓖麻油-二氧化硅复合改性AZ91镁合金环氧有机涂层进行表征,考察了蓖麻油和纳米SiO_2加入量及两者共同改性对复合有机涂层防腐性能的影响。结果表明,在蓖麻油添加量为3%(wt,质量分数),纳米SiO_2用量为1%(wt,质量分数)条件下,两者共同改性的复合环氧有机涂层的腐蚀电位达到-0.732V,阻抗可达到220.5MΩ,对基底具有较好的防护作用。     

高抗冲聚苯乙烯的无卤阻燃

采用熔融共混法制备出了高抗冲聚苯乙烯(HIPS)/高性能纳米氢氧化铝(nano-CG-ATH)/包覆红磷(ERP)/改性聚苯醚(MPPO)无卤阻燃复合材料,研究了nano-CG-ATH、ERP和MPPO对HIPS基复合材料阻燃性能、力学性能和热稳定性的影响;利用扫描电镜分析了HIPS基复合材料燃烧后的炭层形貌;利用傅里叶变换红外光谱分析了HIPS/nano-CGATH/ERP/MPPO(60/6/9/25)复合材料及其经不同温度热处理后残留物的结构。结果表明,nano-CG-ATH、ERP和MPPO之间有很好的协效阻燃效果,当nano-CG-ATH用量为6%(质量分数,下同),ERP用量为9%,MPPO用量为25%时,HIPS复合材料的极限氧指数达到27.5%,UL-94级别达到V-0级;该复合材料的拉伸强度达到30.04 MPa,弯曲模量达到2485.60 MPa;热分解后残留物质的量达到10.58%。但是该复合材料的冲击性能有待提高。     

玻纤增强PA6复合材料阻燃性能研究

以氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)、二乙基次膦酸铝(ADP)为阻燃剂,制备了玻纤增强阻燃聚酰胺6(PA6)复合材料。结果表明:以MH和ATH复配做阻燃剂,当m(MH)∶m(ATH)=3∶1(总量72份)时,玻纤增强PA6/MH/ATH复合材料的拉伸强度为100.97MPa,弯曲强度为156.27MPa,极限氧指数可达到31.7%,垂直燃烧测试结果为UL94V-2。通过实验还考察了ADP与其他阻燃剂复配对复合材性能的影响,结果表明:MH与ADP复配协效作用不明显,ATH与ADP复配协效作用明显;以ATH和ADP复配做阻燃剂,当m(ATH)∶m(ADP)=5∶1时,玻纤增强PA6/ATH/ADP复合材料拉伸强度为103.02MPa,弯曲强度为123.49MPa,极限氧指数可达到37%,垂直燃烧测试结果为UL94V-0。热重分析表明,800℃时PA6/MH/ATH复合材料的残炭率可达到45.93%,PA6/ATH/ADP复合材料的残炭率达到43.51%;扫描电子显微镜下观察到复合材料燃烧时出现氧化膜及碳层;PA6/ATH/ADP复合材料通过850℃灼热丝性能测试。     

可瓷化EVA复合材料的性能研究

采用硼酸锌、玻璃粉为填料,将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)与三元乙丙橡胶(EPDM)进行共混交联,制得可瓷化EVA复合材料。研究结果表明:采用40%(wt,质量分数)硼酸锌,EVA∶EPDM的质量配合比为85∶15条件下,制得的可瓷化EVA复合材料的综合性能最佳,拉伸强度为12.5MPa,断裂伸长率为654%,熔体质量流动速率为1.7g/10min。     

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SiO2与聚乳酸的相容剂的制备和性能研究

目的解决在纳米SiO_2改性聚乳酸中,由于两者之间的不相容性导致复合材料性能较差的问题。方法根据纳米二氧化硅与L-乳酸的原位聚合原理制备纳米SiO_2与聚乳酸的相容剂——二氧化硅-g-聚乳酸(SiO_2-g-OLLA),并分别对纳米SiO_2,PLLA,PLLA/SiO_2,PLLA1/SiO_2-g-OLLA进行红外吸收光谱、热性能、力学性能、透气性能、透湿性能分析。结果 PLLA/SiO_2的分解温度高于PLLA且失重达到近74%,含SiO_2的质量分数为8%的PLLA1/SiO_2薄膜的拉伸强度和含质量分数为11%的拉伸强度几乎相同。PLLA的透氧气量和透水气量最小;PLLA1/SiO_2的透氧气量和透水气量最大。结论L-乳酸与纳米二氧化硅的反应符合两者的原位聚合原理,且加入质量分数为11%的纳米SiO_2仍能保持PLLA1/Si-g-OLLA/SiO_2薄膜具有较好的拉伸强度,PLLA1/SiO_2-g-OLLA膜的透湿透气性能均得到改善。     

新型膨胀阻燃聚丙烯复合材料的协同效应

基于膨胀阻燃与协效阻燃相结合的技术制备了含协效剂的新型膨胀阻燃聚丙烯(PP)复合材料,其中的新型膨胀阻燃剂由硅凝胶包裹聚磷酸铵(OS-MCAPP)和三羟乙基异氰尿酸酯(THEIC)组成,协效剂为多孔磷酸镍(VSB-1)或磷酸镍纳米管(NiPO-NT)。结果表明,当VSB-1和NiPO-NT的添加量(质量分数)分别为4.0%和3.0%时复合材料的极限氧指数可达到最大值34.2,其最大热释放速率比不含协效剂时分别降低了40.7%和38.1%,表现出高效的阻燃协效性。同时,含有VSB-1和NiPO-NT阻燃PP复合材料的热稳定性显著提高,700℃时的残余质量比不含协效剂时分别提高了207%和239%。