植酸三聚氰胺盐阻燃环氧树脂研究

利用生物基阻燃剂植酸三聚氰胺盐 (MPA) 阻燃改性环氧树脂并对其性能进行研究。通过红外光谱 (FTIR) 以及X射线光电子能谱 (XPS) 对MPA化学结构进行表征。利用热重分析仪 (TGA)、极限氧指数测试仪 (LOI)、垂直燃烧测试仪 (UL-94) 及锥形量热测试仪 (CC) 研究阻燃环氧树脂的热稳定性及阻燃性能。热重分析结果表明，MPA阻燃剂在800 ℃残炭达到25.6%，引入环氧树脂后可提升材料高温区热稳定性。垂直燃烧测试显示MPA在15%添加量下可赋予环氧树脂UL-94 V-0等级，表明MPA对环氧树脂有较好的阻燃效果。进一步锥形量热结果表明，MPA的加入显著降低了环氧树脂的热释放速率及总热释放，同时表现出优异的抑烟性能。     

功能化苯基膦酸镧在环氧树脂中的阻燃作用研究

为提高环氧树脂（EP）的热性能和阻燃性,以回流法合成了层状苯基膦酸镧（LaPP）,并用六氯环三膦腈（HCCP）进行表面接枝改性,得到HCCP-LaPP,将其用于环氧树脂中制备EP/HCCP-LaPP复合材料;研究LaPP和HCCP的协同作用对EP阻燃性能、热性能的影响。结果表明,添加HCCP-LaPP能明显改善EP复合材料在较高温度下的热稳定性和残留量。锥形量热仪测试结果表明,与纯EP相比,EP/6%HCCP-LaPP复合材料的总热释放量和总烟气释放量分别降低了39.9%和24.6%。同时,氧指数值从25.7提高到30.3,垂直燃烧UL-94等级从NR提高到V-1。在700 ℃,EP/6%HCCP-LaPP复合材料的残留量为25.7%,而EP只有18.5%。说明HCCP-LaPP在阻燃EP中具有良好的阻燃作用,LaPP和HCCP优异的成炭作用、片层阻隔作用及磷氮协效使EP复合材料的阻燃性、抑烟性和热稳定性显著提高。     

聚磷酸铵和三氧化钼对聚氨酯软泡阻燃性能的影响

以聚磷酸铵（APP）和三氧化钼（MoO3）为阻燃剂,采用一步发泡法制备阻燃聚氨酯软质泡沫（FPUF）,通过扫描电镜、氧指数仪、热重分析仪和锥形量热仪等测试手段研究了MoO3和APP对聚氨酯软泡的泡孔结构、热稳定性、阻燃性能以及产烟量的影响规律。研究表明：MoO3和APP均能提高聚氨酯软泡的阻燃性能,与纯聚氨酯软泡相比,当APP和MoO3的添加量均为7.5%时,阻燃聚氨酯软泡的总热释放量和总产烟量分别降低了44.2%、66.3%,表现出很好的阻燃和抑烟性能;探讨了APP和MoO3阻燃聚氨酯软泡的阻燃作用机理,APP在气相和凝聚相发挥阻燃作用,在气相中通过生成含磷官能团捕获气相中的自由基,在凝聚相中发挥催化成炭的作用,MoO3能促进热裂解聚氨酯催化成炭,提高成炭率,使炭层致密,并提高聚氨酯软泡的热稳定性,有效提高聚氨酯软泡的火灾安全性。     

阻燃环氧树脂/苯基膦酸铁复合材料燃烧性能研究

以苯基膦酸、硝酸铁为原料,乙醇、乙二醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮、六亚甲基四胺分别为表面活性剂和配位剂,采用混合溶剂法制备层状化合物苯基膦酸铁（FePP）,并将其添加到环氧树脂中（EP）制备复合材料。热重（TG）结果显示,FePP可以提高EP的热稳定性,同时,EP/4FePP的垂直燃烧测试（UL-94）等级达到V-1,氧指数（LOI）也相应提高。为了进一步改善EP的阻燃性能,将FePP与含磷阻燃剂DOPO协效阻燃EP,测试结果显示EP/3DOPO/1FePP复合材料可以通过UL-94 V-0等级,LOI值高达34.5 %,热释放速率峰值（PHRR）与总热释放速率（THR）与纯EP相比分别降低了28.4%和18.1%,这主要是由于FePP能够在燃烧中降解为含磷和金属的氧化物,促进聚合物快速炭化,并且DOPO可捕捉气相中自由基,抑制链式反应的进行,抑制燃烧,达到气相和凝聚相协效阻燃效果。     

无卤膨胀橡胶的阻燃性能及热稳定性

利用氧指数仪和垂直燃烧仪,研究聚磷酸铵与季戊四醇(1∶3)组成的膨胀阻燃剂(IFR)对天然橡胶阻燃性能的影响。结果表明,IFR的添加能较明显改善天然橡胶的阻燃性能,IFR质量分数达到40%时,阻燃天然橡胶的极限氧指数数值可达26.2、垂直燃烧级别达到V-0级。通过热重分析仪对比研究了天然橡胶和阻燃天然橡胶的热稳定性,结果表明IFR的添加会降低阻燃天然橡胶的热稳定性,但能提高高温下的成炭率。利用锥形量热仪研究了阻燃前后天然橡胶的燃烧行为,结果表明,IFR的添加能有效降低阻燃天然橡胶的热释放速率、总热释放量、总生烟量和二氧化碳生成量,表现出较好的阻燃抑烟作用。     

白炭黑对硅橡胶性能的影响

采用电子万能试验机、极限氧指数、垂直燃烧仪、同步热分析仪和锥形量热仪等,系统研究了白炭黑添加量对硅橡胶/白炭黑复合材料的力学性能、阻燃性能、热稳定性和燃烧性能的影响。结果表明：白炭黑能显著提高复合材料的力学性能,白炭黑添加40 份时,复合材料力学性能达到最佳,其拉伸强度为9.35MPa,断裂伸长率为614.7%;白炭黑能改善复合材料的阻燃性能,白炭黑量达到50 份时,复合材料极限氧指数可达25.0%;白炭黑添加能明显提高复合材料的初始热分解温度和高温成炭率,白炭黑添加量为40 份时初始热分解温度为495.4 ℃,高温残炭率为31.4%;白炭黑的添加能有效降低复合材料的热释放速率、总热释放量、总生烟量和二氧化碳生成量,对硅橡胶有较好的阻燃抑烟作用。     

无卤膨胀阻燃聚丙烯的热降解和燃烧特性

采用氧指数测试、垂直燃烧试验、热重分析、锥形量热仪研究膨胀阻燃剂(IFR)和金属醋酸盐对膨胀阻燃聚丙烯(IFRPP)的阻燃性能、热降解性能和燃烧性能的影响。IFR的添加能明显改善IFRPP的阻燃性能,金属醋酸盐的添加会进一步增强IFRPP的阻燃性能。IFR和金属醋酸盐之间存在阻燃协效作用。IFR和金属醋酸盐的添加会降低IFRPP的热稳定性,提高高温下的残炭量,金属醋酸盐存在催化成炭作用。IFR的添加降低了膨胀阻燃聚丙烯的热释放速率、总热释放量、生烟速率、总生烟量、一氧化碳和二氧化碳生成量,金属醋酸盐的添加会进一步降低以上数值。IFR的添加能明显降低IFRPP的火灾危险性,共同添加IFR和金属醋酸盐的IFRPP的火灾危险性最低。     

双氢氧化物/官能化碳纳米管复合协效阻燃剂设计及应用

环氧树脂(EPs)广泛应用于飞机结构部件中,为其开发高性能阻燃剂对提高飞机防火安全性具有重要现实意义。本研究通过一锅法在交织的官能化碳纳米管(F-CNTs)骨架上生长镁铝双金属氢氧化物(MgAl-LDH)纳米片,构建得到二者的复合结构MgAl-LDH/F-CNTs。以MgAl-LDH/F-CNTs复合结构作为力学支撑,进一步负载CuMoO₄纳米颗粒,最终得到适用于环氧树脂的MgAl-LDH/F-CNTs-CuMoO₄协效阻燃剂。其中,MgAl-LDH/F-CNTs复合结构可助于实现各阻燃组分在环氧树脂聚合物基材中的均匀分散,相较于未经阻燃处理的环氧树脂材料,阻燃环氧树脂在燃烧测试中其峰值热释放速率可降低40.5%,总热释放量可降低7.49%,CO生成量和总烟气释放量可显著降低43.0%和26.3%,极限氧指数LOI提升38.2%,可见经阻燃处理后的EP复合材料阻燃性能显著提升。此外,经阻燃处理后环氧树脂拉伸、弯曲强度仅下降7.1%和22.4%,表明CNTs的添加以及MgAl-LDH/F-CNTs复合结构的构建能够有效补偿LDH添加对EP力学性...     

La2O3在膨胀阻燃聚丙烯中的阻燃协效作用

利用极限氧指数仪、垂直燃烧仪、热重分析仪、实时傅里叶变换红外光谱仪和锥形量热仪,研究了三氧化二镧(RE)对传统膨胀阻燃聚丙烯的阻燃性能、热降解性能、燃烧行为的影响.极限氧指数和垂直燃烧结果表明,RE的添加能明显改善膨胀阻燃聚丙烯的阻燃性能.热重分析和实时红外光谱分析表明,RE的添加延缓了膨胀阻燃剂和膨胀阻燃聚丙烯的热分解,提高了高温下的成炭率.锥形量热测试结果表明,RE的添加降低了膨胀阻燃聚丙烯的热释放速率和总热释放量.三氧化二镧对膨胀阻燃聚丙烯体系存在明显的阻燃协效作用.     

ATH与IFR在纳米复合物HDPE/LDH中的协效阻燃作用

采用熔融共混法制备了高密度聚乙烯(HDPE)/层状双氢氧化物(LDH)的纳米复合物,对其进行膨胀阻燃,并研究了氢氧化铝(ATH)对该体系的协效阻燃作用。利用锥形量热法,分析了该类复合物的燃烧特性,包括引燃时间、热释放速率、总热释放量、火灾性能指数、火灾增长指数、CO释放速率、质量损失率等,分析燃烧残留物形貌。结果表明,添加了ATH与IFR协效阻燃剂的HDPE/LDH纳米复合材料火灾危险性进一步降低;在LDH的加入量为1%,IFR与ATH的添加量分别是4%与39%时,二者协效阻燃作用效果最佳。     

改性LDH与IFR对聚苯乙烯的协效阻燃研究

制备由聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）和十二烷基单磷酸钾改性的锌铝双氢氧化物（ZnAl-LDH-PK）组成的复合阻燃剂与膨胀阻燃剂IFR协效阻燃聚苯乙烯（PS）,研究了二者不同配比下对聚苯乙烯的阻燃性能、燃烧性能。结果表明,适当比例的ZnAl-LDH-PK和IFR协同作用于复合材料,可使材料具有更优异的热稳定性和成炭能力;当组分为PS、22%IFR、3%ZnAl-LDH-PK时,氧指数（LOI）达35,总热释放和生烟总量较纯PS分别降低了28%和38%,提高了耐火性能;SEM结果证实ZnAl-LDH-PK与IFR的协效作用使复合材料形成了高度膨胀和连续致密的炭层。     

离子液体在硬质聚氨酯泡沫阻燃中的应用

论述离子液体在阻燃技术中的应用概况,将咪唑型离子液体作为阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫进行阻燃效果研究,并分析离子液体的种类、含量对硬质聚氨酯泡沫氧指数、水平燃烧速度、热分解性能的影响。结果表明:咪唑型离子液体对硬质聚氨酯泡沫有很好的阻燃效果,与(BMIM)BF4相比,(BMIM)PF6的阻燃效果较好,氧指数随离子液体添加量的增加而增加,当(BMIM)PF6质量分数为25%时阻燃效果最好,可使氧指数达到24.2,水平燃烧速率降低,具有很好的自熄性。通过热分析可以看出,添加(BMIM)PF6后可以提高热分解温度,分解残留物增加,放热量大大减小,可有效抑制硬质聚氨酯的分解,提高其热稳定性。     

Pyrolysis and flammability properties of novolac/graphite nanocomposites

A large number of studies showed that nanoparticles used even in small quantities improve thermal stability and flammability resistance by reducing significantly the mass loss and heat release rate. Recently, a graphite nano-crystal and nano-clay have been used as an alternative to traditional fire retardants to improve the thermal stability and flammability resistance of polymeric materials.The objectives of this work are the experimental and theoretical evaluation of the pyrolysis and flammability of the polymer nanocomposites based on novolac type phenolic resin and graphite nano-crystal under the external convection and radiation heat flux. The theoretical results of heat release rate modeling based on conservation equations of mass and energy are then confirmed by the experimental data of thermal analysis.Nano-graphite shows good potential as flame retardant because upon pyrolysis of polymer, the nano-crystal graphite reinforced phenolic resin can be converted into a uniform carbon layer, which may lead to significantly higher resistance to oxidation compared to neat phenolic resin. Formation of this carbon layer on char formed from the pyrolysis of the nanocomposite at high temperature not only enhances the char mechanical strength, but also acts as secondary protection layer to protect the lower remained nanocomposite.     

气凝胶对EPS保温材料性能影响研究

以酚醛树脂（PF）和气凝胶粉末作为阻燃剂,采用包覆法制备气凝胶/聚苯乙烯（EPS）复合阻燃材料,并对气凝胶/EPS复合阻燃材料的阻燃和保温性能进行研究。结果表明,阻燃剂气凝胶粉末的加入,使得气凝胶/EPS复合阻燃材料的LOI值和保温性能均有明显改善,气凝胶粉末添加量为20wt%,气凝胶粒级为0.3～0.18mm,选用导热系数在0.018～0.020W/(m·K)的气凝胶粉末,样品的综合性能最好。由SEM表征和热重分析可知,气凝胶/EPS复合阻燃材料经受高温燃烧时,EPS珠粒外部一层气凝胶粉末起到隔绝氧气和热量的作用,阻止了EPS基体与热源的接触。     

温敏性水凝胶制备及阻燃性能研究

采用甲基纤维素（MC）、聚乙二醇（PEG）、氯化钠（NaCl）为原料制备温敏性水凝胶,并在该体系中添加阻燃剂聚磷酸铵（APP）,优选出材料体系质量分数配比为 MC∶PEG∶NaCl∶APP=1.3∶5.0∶5.0∶1.5。 采 用 试 管 倒 置 法 测 得 其 LCST 为58 ℃。利用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）表征产物结构,借助热重分析仪和锥形量热仪分别测试水凝胶的热稳定性以及阻燃性能。实验结果显示,材料配比组分体系没有发生化学作用。对比未处理和水浸泡过的木板,经温敏性水凝胶浸泡后的木板点燃时间和热释放速率峰值出现时间均明显延迟。与未处理木板相比,经温敏性水凝胶浸泡后的木板点燃时间延迟 76 s,第一次和第二次热释放速率峰值出现时间分别延迟 83 s 和 269 s,表明制备的温敏性水凝胶具有良好的阻燃性能。     

掺入CES膨胀型阻燃涂料的试验研究

研究蛋壳（CES）废料作为环保生物填料的膨胀型阻燃涂料的性能。将聚磷酸铵II、季戊四醇和三聚氰胺与阻燃填料和丙烯酸树脂黏合剂混合,制成膨胀型阻燃涂料,进行火焰表面扩散试验、火焰蔓延试验、热重分析试验、粘结强度试验等测试涂料的防火性能。结果表明,试件B、C、D、E在火焰下暴露时均未显示出火焰表面扩散。在涂料B、E中添加质量分数为5.0％、2.5％的蛋壳生物填料,由于炭化而改善了防火性能。试件D、E的总火焰传播指数分别为4.5、5.0,显示出优良的阻燃性能。防火涂料具有良好的耐水性、热稳定性和粘结强度,具有良好的防火性能。