一种三聚氰胺多膦酸盐阻燃剂在聚丙烯中的应用研究

将自制的三聚氰胺羟基亚乙基二膦酸盐(MHEDP)与聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺磷酸盐(MP)、聚丙烯(PP)按一定比例制成阻燃聚丙烯,采用极限氧指数测试(LOI)、垂直燃烧测试、热失重分析(TGA)、锥形量热(CONE)、力学性能测试等方法,研究了MHEDP及其复配体系对PP阻燃性能及力学性能的影响。研究表明,当添加12%MHEDP、12%APP、6%MP时,可使PP达到UL94 V-0级(3.2 mm),极限氧指数达到35%,同时保持较好的机械性能。锥形量热测试结果表明,阻燃PP与纯PP相比,热释放速率(HRR)和烟释放速率(SPR)显著下降,说明该阻燃体系能有效控制燃烧过程热量及烟气的释放。     

无卤阻燃聚丙烯性能研究

采用包覆红磷作为无卤阻燃剂对聚丙烯(PP)进行了阻燃改性.结果表明,将10份包覆红磷和80份的Mg(OH)2复配具有明确的协同阻燃效果,使体系氧指数达到29%且综合性能良好;利用锥形量热仪测定了PP/Mg(OH)2/包覆红磷体系的热释放速率、有效燃烧热和质量损失速率,从而进一步证实了该体系的阻燃效果.     

焦磷酸哌嗪协同次磷酸铝阻燃聚丙烯复合材料性能

为提高聚丙烯(PP)的阻燃性能,以焦磷酸哌嗪(PAPP)和次磷酸铝(AHP)为原料,通过熔融挤出的方式制备了不同质量比的PP复合材料,采用极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、热重分析(TG-DTG)、锥形量热(CONE)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对PP复合材料热稳定性及阻燃抑烟性能进行分析,研究PAPP和AHP不同配比对阻燃性能的影响。结果表明,PAPP和AHP膨胀阻燃剂的加入大幅提升了PP复合材料的阻燃抑烟性能,当PAPP和AHP质量比为4∶1,总添加量为25%时,PP复合材料LOI达到31.5%,通过UL94垂直燃烧V-0级,800℃残炭率为23.16%,说明PAPP和AHP两者发挥了较好的协同阻燃作用。此外,其热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP)都得到大幅降低,SEM结果表明阻燃成分在PP复合材料表面形成了连续、致密的膨胀炭层,提升了材料的阻燃和抑烟性能。     

无卤膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯性能研究*

利用无卤膨胀阻燃剂(IFR)阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)复合材料,研究IFR的添加量对复合材料阻燃性能、热稳定性能、燃烧性能和力学性能的影响。结果表明,加入IFR使复合材料燃烧后生成了具有阻燃作用的炭层,显著提高了复合材料的阻燃性能。随IFR添加量的增加,复合材料的极限氧指数(LOI)逐渐提高,热释放速率峰值及其平均值、总热释放速率和生烟速率逐渐降低,力学性能略有下降。当IFR质量分数为20%时,复合材料的LOI和垂直燃烧等级分别达到了24.4%和UL 94 V-0级。     

磷酸硼协效膨胀型阻燃剂对聚丙烯阻燃性能的研究

在膨胀型阻燃剂（IFR）中添加不同比例的协效剂磷酸硼（BP）制备复合阻燃剂,将复合阻燃剂加入聚丙烯（PP）中,制备阻燃PP复合材料。通过垂直燃烧、极限氧指数测试、锥形量热测试、热重分析和力学性能测试对PP复合材料进行表征。结果表明：BP对IFR具有显著的协同阻燃效果。当添加2%BP和13%IFR时,PP/IFR/BP复合材料（样品4#）阻燃性能最佳,燃烧等级达到V-0,极限氧指数达到30.8%。样品4#的热释放速率峰值、平均热释放速率、总产烟量和总释放热与加入15%IFR的阻燃PP相比,分别降低19.51%、4.40%、34.00%和6.87%,700℃时样品4#的质量保留率增加50%。燃烧过程中,PP/IFR/BP复合材料的硼元素在凝聚相中催化IFR交联成炭,较未添加BP的复合材料,PP/IFR/BP炭层膨胀程度更高且更致密。BP协效剂的添加降低了阻燃剂的添加量,明显提升复合材料的力学性能。     

用锥形量热仪研究无卤阻燃聚丙烯体系燃烧性

采用Mg(OH)2作为无卤阻燃剂对聚丙烯(PP)进行了阻燃改性.结果表明,随Mg(OH)2加人,体系的冲击强度和断裂伸长率有所下降,热变形温度、弯曲强度和氧指数有所提高,极限氧指数达到29%.在50 kW/m2热辐照条件下,利用锥形量热仪研究了Mg(OH)2阻燃聚丙烯体系的燃烧性,Mg(OH)2能明显降低PP的热释放速率(HRR)、有效燃烧热(EHC)和质量损失速率(MLR).     

联枯/次磷酸铝/MHB对聚丙烯的阻燃作用

通过极限氧指数(LOI)测定、垂直燃烧试验和锥形量热分析研究了联枯/次磷酸铝/三聚氰胺氢溴酸盐复合物(DMDPB/ALHP/MHB)对聚丙烯(PP)的阻燃作用。结果表明,DMDPB/ALHP/MHB对PP具有良好的阻燃协效作用,当DMDPB,ALHP和MHB的质量分数分别为0.250%,1.000%和1.500%时,阻燃均聚PP(PPH)的LOI可达到25.8%,垂直燃烧级别达到V-2;当它们的质量分数分别为0.250%,2.500%和2.500%时,阻燃共聚PP(PPB)的LOI可达到23.4%,垂直燃烧级别达到V-2。添加ALHP/MHB明显降低了PP的最高热释放速率、热释放总量,复合DMDPB使以上参数进一步降低。     

微胶囊化膨胀阻燃剂及膨胀阻燃聚丙烯性能的研究

通过微胶囊化技术合成了新型磷氮体系无卤膨胀型阻燃剂(IFR),采用IFR提高聚丙烯(PP)的阻燃性能。运用扫描电子显微镜、氧指数仪和垂直燃烧仪等对IFR阻燃PP体系的表面形态和性能进行分析。结果表明,聚磷酸铵经包覆后粒度增大;当IFR的质量分数达到30%左右时,PP/IFR体系可以获得良好的阻燃效果,其氧指数达到32%,燃烧等级为FV-0级,抑烟效果较明显;力学性能下降不大;断裂面形态良好。     

新型磷-氮膨胀阻燃剂在改性聚丙烯中的应用研究

采用自制干法合成的磷-氮膨胀型阻燃剂(磷酸酯三聚氰胺盐,IFR)复配聚磷酸胺(APP)和聚四氟乙烯(PT-FE)阻燃改性聚丙烯(PP),利用极限氧指数法、垂直燃烧法分析了阻燃PP的燃烧性能,通过热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对阻燃PP的热降解过程、燃烧性能、残炭结构进行了分析,并研究了燃烧过程中复配阻燃体系对PP的阻燃机理。结果发现,IFR、APP和PTFE之间具有明显的阻燃协效作用;当阻燃剂总添加量为24%(APP为6%、IFR为17.5%、PTFE为0.5%)(质量分数)时,阻燃PP的极限氧指数达到30.1%,垂直燃烧测试达UL 94V-0级;加入阻燃剂还能提高PP的热稳定性。     

新型有机硅阻燃成炭剂的热性能及成炭机理的研究

传统膨胀型阻燃剂(IFR)中的炭源为小分子醇类化合物,因此阻燃剂具有易吸湿、易迁移、与聚合物基体不相容等缺点。为了改进这些缺点,合成了一种新型的含有机硅的三嗪类大分子成炭剂(CA),将其与多聚磷酸铵(APP)复配成膨胀型阻燃剂用于聚丙烯(PP)阻燃。通过红外光谱、热失重分析、极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热仪、扫描电子显微镜等手段研究了CA的热性能、燃烧性能、成炭机理以及APP与CA的配比对PP阻燃性能、热稳定性能的影响。结果表明,所合成的CA显示出较好的热稳定性和优异的成炭性,残炭率为25.6%(600℃)。另外,APP与CA在阻燃PP中具有协同阻燃作用;IFR的加入能大幅度降低PP阻燃体系的热释放速率和总释放热,有效地降低烟释放量及烟释放速率,提高PP的阻燃性能。     

偶联剂表面改性对膨胀阻燃聚丙烯性能的影响

采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝钛、铝硅复合偶联剂对无卤膨胀型阻燃剂（IFR）进行表面改性,对比了表面改性前后IFR堆积密度和休止角的变化,研究了表面改性对IFR阻燃聚丙烯（PP）分散性能、力学性能及阻燃性能的影响,并采用锥形量热仪对比了表面改性前后IFR阻燃PP的燃烧行为。结果表明,4种表面改性剂中铝硅复合偶联剂的改性效果最优;可显著改善IFR在PP中的分散性,提高了PP的极限氧指数和UL 94阻燃级别,材料的断裂伸长率提升了200 %,冲击强度提升了50 %;还可抑制IFR的析出,材料燃烧时的热释放速率及总量、生烟速率及总量下降幅度达到30 %左右。     

铁系/钼系抑烟剂对环氧膨胀型防火涂料生烟特性影响

通过三氧化二锑与膨胀石墨、膨胀阻燃体系共混制备环氧膨胀型涂料,探究三氧化二锑在无卤膨胀型阻燃涂料中的阻燃效果。在此基础上,向涂料中添加三氧化钼、钼酸铵及二茂铁3种抑烟剂,以此改善涂料的生烟特性。三氧化二锑在无卤膨胀阻燃涂料中有效推迟达到峰值热释放速率的时间,同时降低燃烧过程中的总热释放速率,且添加三氧化钼后,其生烟时间大大缩短,添加二茂铁的样品燃烧前期的生烟水平降低,添加钼酸铵的样品,其后期生烟过程得到很好地控制。     

蜜胺-环氧树脂双层包覆聚磷酸铵及其阻燃PP的研究

针对聚磷酸铵(APP)耐水性不足、与聚丙烯(PP)等高分子材料相容性差等问题,采用甲醛-三聚氰胺(蜜胺树脂)和环氧树脂双层包覆了APP(EM-APP),采用红外、扫描电镜、热重分析、溶解度测试等方式表征了包覆效果;采用水平垂直燃烧、氧指数仪和锥形量热仪、热重-红外联用等设备考察了包覆APP用于阻燃PP的效果,探讨了阻燃机理。结果表明:包覆操作不但有效提高了APP的耐水性,且将具有成炭功能的包覆层引入到APP表面;EM-APP相较APP,800℃时残炭量提高14.2%,在聚丙烯中加入同样质量份时,前者具有更高的阻燃效率,热释放速率、总热释放量、烟释放速率和总烟释放量都明显降低;包覆改善了APP与PP的相容性;燃烧过程中包覆层起到了协同成炭的作用。     

蜜胺-环氧树脂双层包覆聚磷酸铵及其阻燃PP的研究

针对聚磷酸铵(APP)耐水性不足、与聚丙烯(PP)等高分子材料相容性差等问题，采用甲醛-三聚氰胺(蜜胺树脂)和环氧树脂双层包覆了APP(EM-APP)，采用红外、扫描电镜、热重分析、溶解度测试等方式表征了包覆效果；采用水平垂直燃烧、氧指数仪和锥形量热仪、热重-红外联用等设备考察了包覆APP用于阻燃PP的效果，探讨了阻燃机理。结果表明：包覆操作不但有效提高了APP的耐水性，且将具有成炭功能的包覆层引入到APP表面；EM-APP相较APP，800℃时残炭量提高14.2%，在聚丙烯中加入同样质量份时，前者具有更高的阻燃效率，热释放速率、总热释放量、烟释放速率和总烟释放量都明显降低；包覆改善了APP与PP的相容性；燃烧过程中包覆层起到了协同成炭的作用。     

新型无卤阻燃聚丙烯的制备及性能研究

采用新型磷系阻燃剂1,2,3-三(5,5-二甲基-1,3-二氧杂己内磷酸酯基)苯(FR)制备了无卤阻燃PP材料。通过氧指数、热失重、锥形量热和电镜扫描等考察了阻燃剂对PP阻燃性能及力学性能的影响。结果表明:PP中添加25%阻燃剂可以获得良好的阻燃效果,氧指数达到25.5%,平均热释放速率下降了22.5%,有效燃烧热平均值下降了61.0%。扫描电镜观测发现,阻燃PP燃烧后形成了无数封闭孔洞的焦化炭层。     

硼酸锌对聚丙烯/EPFR/4A分子筛膨胀阻燃体系的协同作用

研究了硼酸锌(ZB)对PP/EPFR/4A分子筛膨胀阻燃体系的协同阻燃作用。UL-94垂直燃烧和极限氧指数实验结果表明:加入2%的硼酸锌能够有效提高聚丙烯的阻燃性,无卤阻燃PP的极限氧指数从不添加硼酸锌时的27%增加到31.5%。锥形量热器测试表明:加入2%的硼酸锌后材料的热释放速率(HRR)下降了37.5%,且第二个放热峰消失。扫描电镜实验结果表明:适量硼酸锌能够促进体系在高温下形成致密的炭层,阻止炭层下聚合物的燃烧。动态红外结果表明:硼酸锌能够提高聚丙烯/EPFR/4A分子筛复合材料体系的热稳定性。     

PP/LGF复合材料的膨胀性阻燃与协效阻燃性能

采用膨胀型阻燃剂(IFR)及协效剂海泡石(SP)对长玻璃纤维增强聚丙烯(PP/LGF)复合材料进行阻燃,通过双螺杆挤出机制备了PP/LGF母粒,IFR母粒和SP母粒,然后将这3种母粒通过注塑机制备了PP/LGF/IFR/SP复合材料,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试、锥形量热仪、热重分析、扫描电子显微镜、力学性能测试等表征PP/LGF各阻燃复合体系的性能。结果表明,当IFR质量分数为22%时,PP/LGF/IFR阻燃复合材料的LOI为28.8%,且垂直燃烧等级达到V–0级;锥形量热仪测试结果表明加入IFR及SP后阻燃复合体系的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;SP质量分数为1%,IFR质量分数为21%的PP/LGF/IFR/SP阻燃复合材料LOI为29.6%,垂直燃烧等级达到V–0级,热释放速率峰值和总热释放量得到有效降低,热稳定性最好,且燃烧时产生致密的炭层覆盖于玻璃纤维表面,同时加入1%SP后复合材料的力学性能下降幅度相对较小。     

无卤阻燃PE–LLD复合体系燃烧行为研究

利用锥形量热仪在50 k W/m2热辐射条件下,研究了几种无卤阻燃线性低密度聚乙烯(PE–LLD)体系的燃烧行为。结果表明,PE–LLD/乙烯–乙酸乙烯酯共聚物(EVAC)/改性氢氧化镁/微胶囊红磷体系的阻燃性能最好,其最大热释放速率为182 k W/m2,达到最大热释放速率时间为90 s,燃烧完成时间为1 606 s,最大烟释放速率为0.041 m2/s,最大失重温度时的残炭率为27.7%。该体系在燃烧时使PE–LLD更早的发生热降解,但热降解速度变得缓慢,这与燃烧时炭层的形成密切相关。     

新型成炭剂的合成及其在阻燃聚丙烯材料中的应用研究

以水为溶剂,合成一种聚-2-胺基-4,6-哌嗪基-1,3,5三嗪的新型成炭剂,并对该成炭剂的红外和热稳定性进行测试。通过该新型成炭剂与聚磷酸铵制备膨胀阻燃剂(IFR),探究IFR对聚丙烯(PP)的氧指数、垂直燃烧、热降解行为、燃烧行为、炭层形貌的影响。结果表明:当新型成炭剂与聚磷酸铵质量比为1∶4,IFR-4使PP的阻燃性能最佳。当IFR-4的添加量为25%,PP/25%IFR-4的氧指数达到29.4%,1.6 mm垂直燃烧通过V-0级。新型成炭剂的热稳定性高,起始分解温度达到285.6℃,800℃残炭率达到32.8%。PP/IFR-4最大热失重峰对应的温度是481.6℃,800℃残炭率7.6%,热分解速率降低。加入IFR-4阻燃剂,复合材料的最大热释放速率为435 k W/m2,总热释放量为3 827.3 MJ/m2。IFR-4的加入使PP材料形成致密的炭层。因此,IFR-4提高PP的热稳定性,PP表面形成的炭层,隔热隔氧,起阻燃作用,并且降低热释放速率和总热释放量。     

六苯氧基环三磷腈与四溴双酚A对聚丙烯的协同阻燃作用

通过极限氧指数测定(LOI)、垂直燃烧实验和锥型量热仪分析研究了六苯氧基环三磷腈(HPTCP)与四溴双酚A(TBA)对聚丙烯(PP)的协同阻燃作用。结果表明,在阻燃剂添加量为12.5%时,TBA阻燃PP和HPTCP阻燃PP的LOI分别为25.0%和20.8%,垂直燃烧均无阻燃等级,而二者以质量比1∶1复合阻燃PP的LOI为28.2%,阻燃等级达到FV-2级,且后者的点燃时间较前两者长,热释放速率、质量损失率和累计热释放量均比前两者小,这说明两者之间具有很好的协同作用。热重分析和残炭分析结果表明,TBA/HPTCP是通过气相和凝聚相协同阻燃的,即TBA/HPTCP一方面协同加速PP的炭化,减少可燃挥发物的产生,另一方面TBA分解释放出的HBr捕获燃烧产生的自由基而抑制气相燃烧。