EPDM/POSS复合材料的阻燃性能

以自行合成的无机-有机杂化材料——笼形八苯基硅倍半氧烷(OPS)与三元乙丙橡胶(EPDM)、硫化剂制成新型复合材料,测定了材料的力学性能和氧指数(LOI)、UL-94阻燃性能,并利用热重分析仪考察了材料的热稳定性,利用锥型量热仪测试了材料的热释放速率等多种燃烧参数。结果表明,OPS复合的EPDM与纯EPDM相比,氧指数有所提高,释热速率降低,热稳定性提高,力学性能得到明显的改善。20份OPS的加入可以使拉伸强度增加一倍,初始热分解温度提高19℃,氧指数提高18.5%,热释放速率降低18.3%。     

硅-磷阻燃剂对热塑性聚氨酯弹性体阻燃性能的影响

采用一种含硅阻燃剂——笼形八苯基硅倍半氧烷(OPS)与含磷阻燃剂聚磷酸铵(APP)或二乙基次膦酸铝(ADP)复配制备了阻燃热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。结果表明,OPS对TPU的热稳定性有一定的影响,当OPS的质量分数为15%时,能明显改善燃烧过程中的熔滴现象; OPS/APP和OPS/ADP复合阻燃体系,均可以大幅提升TPU的阻燃性能,且APP效果要明显优于ADP; TPU/10%OPS/5%APP体系的综合性能最优,热释放速率峰值从1339 k W/m2降低至489k W/m~2,降幅达到了63.5%,总烟释放量也从3425 m~2/m~2降到1884 m~2/m~2,降幅达到了45.0%;燃烧残余量为18%,锥量测试后的炭层更加致密、坚硬。     

笼形八乙烯基硅倍半氧烷／ABS复合材料的热性能和阻燃性

通过螺杆挤出成型法制备了笼形八乙烯基硅倍半氧烷(OVP)/ABS复合材料,采用TGA、氧指数仪和锥形量热仪研究OVP的加入对复合材料热性能和阻燃性能的影响。研究结果表明,在添加引发剂(DCP)的条件下,当乙烯基OVP含量为6.25%时,复合材料的初始分解温度由纯ABS的174℃上升到209℃;氧指数由纯ABS的17.8%上升到的21.4%;热释放速率峰值降为529 kW/m2,比纯ABS降低了近30%。采用SEM对燃烧过后的残炭进行了分析,并探讨了其阻燃机理。     

多面体低聚八硝基苯基硅倍半氧烷的制备和表征

以多面体低聚八苯基硅倍半氧烷(OPS)和发烟硝酸为原料,控制硝化温度为12℃~15℃,系统研究了硝酸质量分数和硝化时间对硝基苯基硅倍半氧烷(NPS)硝化度的影响。利用元素分析、红外、核磁和凝胶渗透色谱对八硝基苯基硅倍半氧烷(ONPS)的化学结构进行了表征。结果表明,控制硝化时间为20 h,随初始硝酸质量分数的降低,对OPS的硝化能力逐渐减弱,当初始硝酸质量分数为90.06%,硝化时间为20 h时,可制得八硝基苯基硅倍半氧烷,其硝化位置发生在间位和对位,比例约为33.2%和66.8%;在90.06%的初始硝酸质量分数,随硝化时间的延长,硝化度会有所增加,但硝化度不会超过8。     

含磷纳米复合物/聚氨酯弹性体复合材料的制备与阻燃性能EI北大核心CSCD

将自制的DOPO-MMT纳米复合物添加到聚氨酯弹性体中,得到新型聚氨酯弹性体复合材料。并分别与添加了DOPO、蒙脱土(MMT)和DOPO与MMT的物理混合物等的3种体系的阻燃效果作了对比研究,探讨了各体系的阻燃性能及阻燃机理。研究表明,使用纳米复合的DOPO-MMT阻燃剂,阻燃效果要明显优于单独添加DOPO、MMT和物理混合的DOPO和MMT阻燃剂。这是因为DOPO-MMT在聚氨酯中实现了MMT纳米级别的分散,DOPO的气相阻燃和MMT的凝聚相阻燃共同作用抑制了燃烧过程,使得聚氨酯复合材料的UL-94垂直燃烧达到V-2级别,锥形量热测试中有最低的热释放速率和热释放量,材料获得了良好的阻燃效果。     

聚酯型热塑性聚氨酯弹性体的合成及对聚氯乙烯的增韧EI北大核心CSCD

以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚ε-己内酯多元醇(PCL)及1,4-丁二醇(1,4-BDO)为原料,成功设计合成了聚酯型热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。合成条件:异氰酸酯指数R=0.98,温度60~70℃,反应时间1 h。通过元素分析、红外光谱、核磁共振、差示扫描量热分析、凝胶色谱等测试,确定了TPU中的硬段含量及化学结构。通过与聚氯乙烯(PVC)进行共混,评价了合成TPU对PVC的增韧效果,经力学性能测试、差示扫描量热分析以及扫描电子显微镜观察研究了共混材料的结构与性能,揭示增韧机理。结果表明,合成TPU与PVC之间具有良好的相容性,对PVC有良好的增韧作用,当m(PVC)∶m(TPU)=170∶30时,力学性能优于市售TPU牌号。合成的TPU随硬段比例增加,PVC/TPU共混物材料拉伸强度变化不大,断裂伸长率下降,而冲击强度大幅提高,实现了对PVC的增韧。     

八氨苯基低聚硅倍半氧烷改性环氧树脂的力学和阻燃性能

八氨苯基低聚硅倍半氧烷(OAPS)用于改性环氧树脂,以提高固化树脂的玻璃化转变温度(T_g)、力学性能和阻燃性。用差示扫描量热法(DSC)研究了固化动力学,结果表明,OAPS具有与固化剂异佛尔酮二胺相似的固化行为。DSC和傅里叶变换红外光谱测试表明,OAPS通过化学键交联到了网络结构中,从而改善环氧树脂复合材料的性能。通过对复合材料的力学性能分析发现,其拉伸强度提升了104%。动态力学热分析表明,复合材料的T_g提高。热重分析显示,OAPS提升了复合材料的热稳定性。锥形量热分析表明,复合材料的热释放速率峰值下降,点火时间明显延长。垂直燃烧(UL-94)测试证明,熔融滴落现象显著改善。因此,OAPS能够改善环氧树脂的力学性能、热稳定性和阻燃性。     

序列结构与结晶行为对聚氨酯弹性体力学性能的影响EI北大核心CSCD

通过定量核磁共振碳谱(13C-NMR谱)、广角X射线衍射(WAXD)和差示扫描量热分析(DSC)对不同数均相对分子质量的环氧乙烷-四氢呋喃无规共聚醚P(E-co-T)的序列结构和结晶性能进行了研究;以不同的P(E-co-T)无规共聚醚制备了一系列热固性聚氨酯弹性体,并对其网络结构和力学性能进行了研究。定量13C-NMR确认了P(E-co-T)无规共聚醚分子链中存在[THF]n微嵌段结构,并计算了不同相对分子质量P(E-co-T)无规共聚醚中微嵌段的含量。WAXD和DSC结果表明,等摩尔组成的P(E-co-T)无规共聚醚在-40℃时发生了结晶,且不同相对分子质量P(E-co-T)无规共聚醚的结晶能力与其分子链中[THF]n微嵌段结构的含量密切相关。聚醚聚氨酯弹性体的力学测试结果则表明,20℃和60℃时,随着聚醚相对分子质量的增加,聚氨酯弹性体的拉伸强度逐渐降低,断裂延伸率逐渐增加;然而,-40℃时则表现出截然相反的变化趋势。-40℃时聚醚聚氨酯弹性体结晶能力的差异是导致其低温力学性能不同的主要原因。     

多臂聚-D-乳酸的合成与表征EI北大核心CSCD

以右旋丙交酯(D-LA)与八环氧笼型多面体低聚倍半硅氧烷(EPOSS)为原料,辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为催化剂,无水二甲苯为溶剂,通过原位开环聚合法制备多臂聚-D-乳酸(PDLA-EPOSS),通过红外光谱、核磁共振、X射线衍射、凝胶渗透色谱、动态力学分析和热重分析研究了不同含量EPOSS对PDLA-EPOSS的化学结构、晶体结构、分子链结构、重均相对分子质量及其分布(PDI)和性能的影响。结果表明,成功合成了具有多臂支化结构、晶体结构与PDLA相同、相对分子质量可控且相对分子质量分布较窄、热稳定性良好的PDLA-EPOSS共聚物。并且随着EPOSS含量的增加,PDLA-EPOSS的重均相对分子质量先增加后减小、PDI增加、储能模量与损耗因子增加,热分解温度先升高后下降。在EPOSS摩尔分数为5.0×10-5%时,共聚物的相对分子质量与热分解温度最高,分别为1.27×106、287.73℃。这些结果对于研究PDLA-EPOSS对PLLA结晶性能的影响有一定的参考价值。     

多官能度氨基苯基笼形硅倍半氧烷的合成表征及在聚碳酸酯中的应用

从合成八苯基硅倍半氧烷(OPS)出发,通过控制硝化条件制备了不同多官能度硝基苯基硅倍半氧烷(NPS),然后对NPS催化还原得到相应的多官能度氨基苯基硅倍半氧烷(APS).利用红外、核磁、元素分析、热失重对多面体低聚硅倍半氧烷(POSS)化学结构和热性能进行了表征.元素分析发现OPS硝化时间越长,硝基越多,但是不是正比关...     

聚磷酸铵阻燃剂微胶囊对软质PVC性能的影响EI北大核心CSCD

研究了聚磷酸铵(APP)及其两种微胶囊,即环氧树脂包覆的聚磷酸铵(EPAPP)和密胺-甲醛树脂包覆的聚磷酸铵(MFAPP)在软质聚氯乙烯(PVC)体系中阻燃性能、力学性能以及阻燃剂与软质PVC之间的相容性。研究发现,在软质PVC体系中,APP经过微胶囊化改性后其氧指数稍微有所降低,垂直燃烧级别在20%添加量下都能达到UL 94 V-0级,但其拉伸强度有明显改善。扫描电镜(SEM)结果表明两种APP微胶囊与基体的相容性有所提高。     

二苯乙酮基聚合物对热塑性聚醚酯弹性体阻燃性能的影响

用1,4’-二羟基二苯乙酮(BHDB)与间苯二酰氯(IPC)合成了具有良好成炭性的BHDB-IPC聚合物,与磷-氮(P-N)膨胀阻燃体系Al Pi/MPP复配,通过熔融共混法制备了无卤阻燃热塑性聚醚酯弹性体(TPEE)材料。研究表明,BHDBIPC在700℃时残留率可达45.49%,BHDB-IPC与磷-氮膨胀阻燃体系复配,有助于形成连续致密稳定炭层,提高TPEE的热分解残留率,有效抑制熔滴,产生明显的协效阻燃作用。当TPEE/P-N/BHDB-IPC的质量比为85/12/3.0时,其阻燃等级达到UL94 V-0级别,极限氧指数为28.5%。     

磷杂菲衍生物的合成及对环氧树脂阻燃性能与热降解行为的影响EI北大核心CSCD

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)与对苯醌为原料,合成10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10硫化物(DOPS-HQ),采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振和高分辨质谱确定其结构,并将其应用于环氧树脂(EP)的阻燃改性。采用热重分析、垂直燃烧、极限氧指数、锥形量热和热重-红外光谱联用(TG-FTIR)等手段研究了阻燃剂DOPS-HQ对EP的热稳定性、热降解行为及阻燃性能的影响。结果表明,阻燃剂DOPS-HQ能提高复合材料的热稳定性和残炭量,改善材料的阻燃性能,降低其热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)。当DOPS-HQ的质量分数为15%时,复合材料的极限氧指数(LOI)值提高至32.5%,达到UL-94 V-0级,其PHRR和THR分别降低了32.7%和38.2%。TG-FTIR结果表明,DOPS-HQ/EP在热降解过程中会产生含磷自由基(PO·,HPO_(2)·,PO_(2)·等)作为H·,O·或HO·自由基的捕捉剂,从而主要在气相中发挥阻燃作用。     

POSS/EPDM无机-有机杂化材料

以自行合成的笼形八乙烯基硅倍半氧烷(OVP)与三元乙丙橡胶(EPDM)及硫化剂等通过双辊混炼机制备笼形低聚硅倍半氧烷(POSS)/EPDM纳米杂化材料。测定了POSS/EPDM杂化材料的力学性能和阻燃性能, 并利用热重分析仪及锥形量热仪考察了材料的热稳定性及热释放速率。结果表明: 含OVP的POSS/EPDM纳米杂化材料与纯EPDM相比, 氧指数(LOI)和热稳定性明显提高, 热释放速率显著降低。仅加入0.88%的OVP即可将LOI提高11.8%, 起始热分解温度提高51℃, 残炭量为纯EPDM的1.58倍, 热释放速率降低25.8%, 可见OVP在提高EPDM综合性能方面有较高应用价值。      

三聚氰胺基聚醚多元醇的合成及对硬质聚氨酯泡沫阻燃性能的影响EI北大核心CSCD

合成了一种新型的三聚氰胺基聚醚多元醇(HMMM-PG),产物包含5种不同程度醚交换的产物,其相对含量由大到小依次为:HMMM-PG6,HMMM-PG5,HMMM-PG3,HMMM-PG4和HMMM-PG2,产物的平均羟值为447 mg KOH/g。使用HMMM-PG与多异氰酸酯反应,采用一步发泡法制备了硬质聚氨酯泡沫,并引入阻燃剂甲基磷酸二甲酯(DMMP)、氢氧化铝(ATH)、聚磷酸铵(APP)和膨胀石墨(EG),研究了以HMMM-PG为多元醇基体时,阻燃聚氨酯硬泡的物理-力学性能、热性能及阻燃性能,探索出一种兼具优异的物理-力学性能,热性能和阻燃性能的配方。在10 phr DMMP、5 phr ATH、15 phr APP和20 phr EG的阻燃配方中,泡沫的压缩强度达到0.22 MPa,同时,泡沫的热稳定性和成炭性得到提高。扫描电镜图像显示,ATH降解生成绒毛状物质,同时APP降解生成高交联度的多聚磷酸,均覆盖在残炭表面,致使残炭更加致密,在燃烧过程中可以阻隔热量和可燃性气体向基体的传播。EG膨胀后形成的蠕虫状蓬松炭层也可以有效地起到隔热隔质的屏蔽作用,从而起到优异的阻燃效果。     

氮-磷无卤阻燃剂对热塑性聚酯弹性体性能的影响

采用氮-磷无卤阻燃剂制备出具有良好阻燃性能的热塑性聚酯弹性体(TPEE)。研究表明阻燃剂对TPEE阻燃性能和热性能都有显著改善,其中三聚氰胺磷酸酯(MP)阻燃剂的阻燃效果最好,氧指数可以达到30%,垂直燃烧达到UL-94V-0级,点燃时间为341s,到达热释放速率峰值的时间为355s的p_(kHRR)达到134KW/m~2,总释放热(THR)最小。电学性能研究表明,由于阻燃剂的加入,抑制了TPEE极性基团的极化和能量损耗,降低了TPEE的介电常数,提高了其绝缘性能。氮-磷无卤阻燃剂的添加对热塑性聚酯弹性体的性能影响很大。     

MOF-74(Ni)@聚磷酸铵的制备及对环氧树脂阻燃性能的影响EI北大核心CSCD

通过溶剂热法合成了MOF-74(Ni)@聚磷酸铵(APP),将其与环氧树脂(EP)复合制备兼具良好阻燃与力学性能的环氧树脂复合材料。复合材料的氧指数、水平垂直燃烧以及电子拉力机测试结果表明:添加5%MOF-74(Ni)@APP的样品与添加5%APP的样品相比,极限氧指数从26.2%提高到28.0%,UL-94测试从NR提高至通过V-1等级,同时力学性能如拉伸强度、弯曲强度、弹性模量和断裂伸长率分别提高45.8%,6.87%,19.67%和22.68%。对燃烧后残炭的分析说明,负载的MOF-74(Ni)使残炭的石墨化程度更高,从而有利于材料阻燃性能的提高。     

全硅氧键硅单体对苯丙乳液聚合稳定性及性能的影响EI北大核心CSCD

利用全硅氧键硅单体与丙烯酸酯、苯乙烯进行乳液共聚,一直是直接制取纳米二氧化硅苯丙复合乳液的理想方法,但因硅氧键水解速度快于丙烯酸酯与苯乙烯的自由基聚合速度,故存在聚合稳定性差的问题。文中先以正硅酸四甲酯、环己醇和甲基丙烯酸羟乙酯为原料,正己烷为甲醇共沸剂,通过两步酯交换反应,制得了不同疏水性的全硅氧键乙烯基不饱和硅单体;然后以其为功能单体,经乳液聚合制得可在成膜过程中就地生成纳米二氧化硅的复合苯丙乳液。通过气相色谱-质谱联用技术,分析了酯交换产物中的主要组分;用透射电子显微镜、X射线衍射、Zeta电位及激光粒度测试、铅笔划痕硬度对乳液及乳胶膜进行了表征。结果表明,硅单体加入量在30%(质量分数)时,乳液聚合仍有很好的稳定性;乳胶粒粒径分布较窄,粒径约100 nm;乳胶膜中存在纳米二氧化硅晶体,膜硬度达H级。     

温差疲劳载荷下热塑性聚氨酯弹性体对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物性能的影响

选用热塑性聚氨酯弹性体(TPU)提升温差疲劳载荷下丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)耐应力开裂性能.研究了TPU的引入对温差疲劳载荷下材料力学性能和相态结构的影响,从流变性能和动态力学性能入手分析材料熔体弹性信息及界面流动行为,探讨了TPU含量对温差疲劳前后材料强度保留率的影响.实验结果表明,TPU中软段可以作为A...     

耐水阻燃苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物/聚丙烯材料的制备及性能

以充油的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(O-SEBS)和聚丙烯(PP)按质量比2∶1混合后制备热塑性弹性体(TPE)材料。将耐水性能优异的焦磷酸二三聚氰胺(DMPy)和二乙基次膦酸铝(AlPi)添加到TPE材料中,对其阻燃、耐水等性能进行了研究。当DMPy/AlPi的质量比为1∶1、总添加量为38%时,TPE/DMPy/AlPi材料在垂直燃烧测试中达到了UL-94 V-0级,氧指数为27.2%。材料在封闭的70℃水浴环境中放置168 h后依然能通过UL-94 V-0级,失重率仅为0.76%,表明材料具有优异的耐水性能。锥形量热测试表明,耐水测试后,材料的阻燃性能略有提升。