硼酸锌复配阻燃体系阻燃聚甲醛的研究

以硼酸锌/聚磷酸胺(APP)-三聚氰胺(MEL)-季戊四醇(PER)为复配阻燃体系,将其与聚甲醛(POM)通过熔融共混制备了POM复合材料,研究了多组分复配阻燃体系对POM阻燃性能的影响,取得了各组分的最佳配比。通过对POM复合材料进行极限氧指数(LOI)和UL-94燃烧等级测试,并结合数码相机、SEM、FT-IR、XRD及TGA等分析发现:硼酸锌/APPMEL-PER体系的添加使POM复合材料力学性能有所下降;各组分不同的质量比对POM复合材料燃烧时的炭层性质及残碳率有较大影响,从而影响其阻燃性能。     

阻燃热塑性聚氨酯弹性体的性能研究

将石墨粉(GP)、季戊四醇(PER)和聚磷酸铵(APP)复配后添加到热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中制备阻燃TPU复合材料,研究此膨胀阻燃体系对阻燃TPU复合材料阻燃性能、抑烟性能的影响。通过锥形量热仪、扫描电镜、极限氧指数和热重分析等手段研究该TPU复合材料的阻燃性能,结果表明:当APP/PER/GP的配比为15%、7%、3%时,对TPU复合材料的阻燃效果最好,其热释放速率较TPU-1(只添加了APP/PER)降低了32%,氧指数提升了40%,燃后的炭层结构有较大改善。该膨胀阻燃体系可提高阻燃TPU材料在高温阶段的热稳定性,增加残渣质量,达到对TPU复合材料阻燃和抑烟的效果。     

膨胀型阻燃氨基树脂的制备及性能

在三聚氰胺脲醛树脂(MUF)中添加膨胀型阻燃剂制备膨胀型阻燃三聚氰胺脲醛树脂(IFR-MUF),将其涂覆于中密度纤维板(MDF)表面,利用锥形量热仪(CONE)评价其阻燃性能,并分析MUF树脂中M/U和F/(M+U)摩尔比对IFR-MUF阻燃性能的影响。锥形量热仪评价结果表明:表面涂覆IFR-MUF后,MDF的引燃时间显著延长,释热速率、释热总量、有效燃烧热、平均质量损失速率等均显著降低,说明IFR-MUF对MDF具有良好的阻燃作用。分析结果表明,IFR-MUF的阻燃性能与MUF中三聚氰胺与尿素摩尔比(M/U)、甲醛与三聚氰胺和尿素摩尔比(F/(M+U))有一定关系,即表现为在M/U高摩尔比以及F/(M+U)低摩尔比情况下的阻燃性能不理想。     

ZnMgAl-CO3-LDHs的沥青阻燃抑烟性能与机理分析

采用层状无卤高效抑烟剂ZnMgAl-CO_3-LDHs制备阻燃沥青,通过热重-差热分析仪、锥形量热仪和X射线光电子能谱仪研究了层状双氢氧化物(LDHs)对沥青阻燃抑烟性能的影响,并分析其阻燃机理.结果表明:掺加质量分数为2%的LDHs可使沥青燃烧的最大热释放速率、平均热释放速率和总烟释放量分别下降24.9%,14.3%和27.0%;LDHs在2%掺量下即有较好的阻燃抑烟效果,而在25%掺量下的阻燃抑烟效果提升有限;LDHs的层状结构可以在沥青燃烧初期降低沥青的失重速率,并提升残渣的完整性、致密性和抗氧化性,但LDHs的热解吸热效应并未在沥青燃烧过程中发挥明显作用.     

四苯基-(双酚A)-二磷酸酯阻燃PC/ABS结晶性能研究

本文通过差示扫描量热仪(DSC)实验研究了四苯基-(双酚A)-二磷酸酯阻燃PC/ABS的熔融、结晶性能。结果表明:四苯基-(双酚A)-二磷酸酯对PC/ABS起到了异相成核的作用,提高了PC/ABS的结晶度。     

阻燃棉毡的热解动力学研究

制备了拟用作消防服隔热层的阻燃棉毡,分别通过锥形量热仪和热重分析仪研究了其阻燃性能和热解行为,并利用Kissinger方法和Flynn-Wall-Ozawa方法分析了阻燃棉毡的热解动力学,探讨阻燃剂及制备工艺对阻燃棉毡热解的影响。结果表明,阻燃处理后,棉毡的阻燃性能显著提升,并且二浸二轧工序更利于提高棉毡的阻燃性能;热重分析结果表明,经阻燃处理后,棉毡提前分解成炭,延缓了进一步的氧化分解,并使残炭量增加1倍左右,其主要热解阶段的热解反应活化能也明显提高,制备工艺对其热解过程和主要热解阶段的热解反应活化能影响不大。     

聚丙烯酰胺改性硅灰基阻燃木材涂料

采用Na_2SiO_3和KOH混合溶液改性硅灰制备硅质溶胶,掺入聚丙烯酰胺(PAM)对其改性以提高其阻燃性能。采用锥形量热仪测试其燃烧性能,采用扫描电镜观察涂层受热前后的微观形貌。结果表明:PAM有助于改性硅灰基涂料形成更加致密的孔网结构,有助于形成连续、均匀的硅质层,当其掺量为2%时,可使样品的火灾性能指数(FPI)从71.6提高至261.8。提出了PAM在Na_2SiO_3/KOH改性硅灰涂料中的阻燃机理。     

多孔磷酸镍VSB-5在膨胀阻燃聚丙烯复合材料中的协效阻燃研究

利用水热法合成多孔磷酸镍VSB-5,并用熔融共混法制备聚丙烯(PP)/膨胀阻燃剂(IFR)/VSB-5膨胀阻燃复合材料。其中IFR由硅包裹聚磷酸铵和一种三嗪类大分子成炭剂(CFA)组成。利用极限氧指数测试(LOI)、垂直燃烧UL-94测试、微型燃烧量热仪及热重分析仪研究复合材料的阻燃性与热稳定性。研究发现,在添加剂总质量分数保持25%的情况下,含有质量分数1.5%VSB-5的膨胀阻燃PP复合材料LOI达到最高的34.9,其最大热释放速率降低至780 W/g,热稳定性显著提高。利用扫描电镜观察复合材料燃烧后炭层表面形貌,发现加入适量VSB-5可以使炭层表面更加致密。研究结果表明适当的VSB-5可以提高膨胀阻燃剂阻燃效率。     

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.     

石墨烯协同硅氧烷阻燃聚氨酯硬泡的性能

采用氧化石墨烯(GO)和笼型聚倍半硅氧烷(POSS)作为纳米填料,采用全水发泡剂自由发泡制备聚氨酯硬泡(RPUF)。通过扫描电子显微镜、热重分析仪、锥形量热仪分析了纳米填料对聚氨酯硬泡的结构、热性能和阻燃性能的影响。结果表明:RPUF-GO-POSS的泡孔壁厚度增加,孔径出现减小的趋势,填料主要均匀分散在泡壁之间;GO导致RPUF的热稳定性明显降低,而POSS对RPUF的热稳定性无明显影响;RPUF-GO的阻燃性能优于RPUF-POSS;RPUF-GOPOSS的热稳定性和阻燃性能明显优于GO与POSS单独使用时的效果,证明两者之间存在协同阻燃效应。     

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。     

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。     

Enhanced flame retardancy of natural rubber composite with addition of microencapsulated ammonium polyphosphate and MCM-41 fillers

Microencapsulated ammonium polyphosphate with melamine-formaldehyde resin (MCMF-APP) prepared by in situ polymerization and characterized by FTIR showed decreased water solubility and particle size in comparison to bare ammonium polyphosphate. APP was used as additive to natural rubber (NR) together with mesoporous silica MCM-41 as a synergistic agent to form intumescent flame retardant composite in this study. The flame retardancies of NR/APP, NR/MCMF-APP and NR/MCMF-APP/MCM-41 composites were studied using limiting oxygen index (LOI) and UL-94 test, and their thermal stability was evaluated by thermogravimetric analysis (TGA) and dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) as well as physico-mechanical properties. The results indicated that the LOI value of NR/MCMF-APP composite was higher than those of NR/APP composite and NR. Addition of MCM-41 into NR/MCMF-APP composite further increased the LOI values and also increased the UL-94 ratings of most ternary composites to V-0 due to a synergistic effect between MCM-41 and MCMF-APP in NR composites. As the results showed, the thermal stability and flame retardancy of NR were enhanced.     

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。     

Synergistic effects of hydroxy silicone oil on intumescent flame retardant polypropylene system

The effects of hydroxy silicone oil (HSO) as a synergistic agent on the flame retardancy of intumescent flame retardant polypropylene composites (IFR-PP) were studied, and the IFR system mainly consisted of the ammonium polyphosphate (APP) and pentaerythritol (PER). The UL-94 test, thermogravimetric analysis (TGA), cone calorimeter (CONE), digital photograph and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used to evaluate the synergistic effects of hydroxy silicone oil. It has been found that the Polypropylene (PP) composite containing only APP and PER does not show good flame retardancy at 30% additive level. The cone calorimeter results show that the heat release rate, mass, total heat release, carbon monoxide and carbon dioxide of PP/APP/PER/HSO composites decrease in comparison with the PP/APP/PER ternary composite. The digital photographs demonstrated that HSO could promote to form the homogenous and compact intumescent char layer. Thus, a suitable amount of HSO plays a synergistic effect in the flame retardancy.     

CS/h-BN/APP层层自组装涂层阻燃杨木的研究

为提高杨木的阻燃性能,利用带正电性的壳聚糖/六方氮化硼(CS/h-BN)聚电解质溶液,以及带负电性的聚磷酸铵(APP)溶液,基于层层自组装(LBL)技术,通过两聚电解质溶液之间的静电吸附作用,在木材表面成功制备出具有良好阻燃性能的CS/h-BN/APP薄膜涂层.结果表明:所制备的涂层均匀分布在木材表面,且具有良好的附着力;涂层阻燃木材试件的热释放速率、烟释放速率显著降低,第2放热峰出现时间晚于未处理木材试件,且在燃烧过程中的残余物质量始终高于未处理木材试件,完全燃尽时间则比未处理木材试件多出约100s,阻燃效果随着自组装涂层数的增加而逐渐增强;涂层阻燃木材试件的CO、CO_2气体生成量明显降低,表明阻燃涂层能有效降低木材烟气及毒性气体释放;涂层阻燃木材试件较未处理木材试件更好地保持了木材本身的结构,显示出了良好的抵抗火灾能力.     

Preparation and properties of a single molecule intumescent flame retardant

Melamine salt of pentaerythriol phosphate (MPP), as a new single molecule intumescent flame-retardant, was prepared from pentaerythritol, phosphoric acid, and melamine, and then incorporated into polypropylene (PP) with organic montmorillonite (OMT) to obtain flame retardant PP/MPP/OMT composites. The flammability and combustion behavior of flame retardant PP composites were characterized by using LOI, UL-94 test, and cone calorimeter, respectively. The results showed that the flame retardant properties of the composite containing 29.0 wt% MPP and 1.0 wt% OMT are the best among all the composites. The digital photographs after cone calorimeter test demonstrated that moderate OMT could promote to form the homogenous and compact intumescent char layer.     

改性聚氨酯硬泡复合材料的阻燃性能研究

针对建筑保温材料所使用的硬质聚氨酯泡沫易燃的问题,对硬质聚氨酯泡沫进行化学接枝改性,使三聚氰胺基团均匀分散在阻燃材料体系中,通过对材料进行阻燃性能测试、力学性能测试、燃烧性能测试和扫描电镜分析,考察其在氢氧化镁/聚磷酸铵体系中的阻燃性能、压缩性能和抑烟性能。实验结果表明：三聚氰胺结构改性在对材料的压缩性能削弱较小的情况下可以大大提高纯聚氨酯材料的阻燃性能,不添加任何阻燃剂极限氧指数便可达26.4％,在氢氧化镁和聚磷酸铵协同阻燃体系中,极限氧指数可达28.4％,同时达到UL-94的V0等级。改性复合材料热释放速率最小可达到101.9 kW/m2,相较纯聚氨酯材料最大可下降35.3％,燃烧时产生的烟气释放速率相较纯聚氨酯最大可下降56.6％,并且形成致密的炭层,具有十分良好的阻燃效果。     

蒙脱土对木材膨胀阻燃涂料性能的影响

采用极限氧指数、锥形量热仪等试验,研究了不同蒙脱土对膨胀阻燃涂料的木材阻燃性能的影响。试验结果表明:复配蒙脱土可以在膨胀阻燃涂料的基础上进一步增加木材的氧指数,涂覆复配阻燃涂料的木材氧指数可达40.8;同时,复配蒙脱土可以降低燃烧热释放速率,并减少总热释放量和总发烟量;采用层状结构显著的蒙脱土,可以更为高效的促进木条成炭,从而起到更好的阻燃抑烟功效。     

Synthesis and performance of three flame retardant additives containing diethyl phosphite/phenyl phosphonic moieties

Three novel intumescent flame retardants (IFRs) containing phosphorus and nitrogen based on Schiff bases, poly(phosphonate ester(s)) (designated as PAB, PEB, and PPB), were synthesized and characterized. Thermal stability and flammability properties of ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA)/30% IFRs blends were investigated by thermogravimetric analysis (TGA), limited oxygen index (LOI), vertical burning test (UL-94) and microscale combustion calorimetry (MCC). The results from UL-94 showed that EVA/IFRs blends all could reach V-2 rating. The addition of PAB into EVA reduced the PHRR value by 31%, and the LOI value increased from 19 to 24. Scanning electron microscope (SEM) observation results indicated that the existence of the cohesive charred layer on the surface of the residue was responsible for the improvement of the flame retardancy of EVA.