蒙脱土协同膨胀阻燃环氧树脂复合材料的制备及阻燃性能

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、磷腈为基础单元合成阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷(DOPOMPC),将其与聚磷酸铵(APP)复配添加至环氧树脂(EP)制备出阻燃复合材料(DOPOMPC/APP/EP)。为进一步提高阻燃环氧树脂的阻燃及力学性能,添加不同质量分数的蒙脱土(MMT)制出新型阻燃环氧树脂材料(DOPOMPC/APP/MMT/EP)。通过极限氧指数(LOI)、水平燃烧、锥形量热、扫描电子显微镜观察等方法研究了蒙脱土与DOPOMPC的协同效应。实验结果表明,EP4(10%DOPOMPC/10%APP/3%MMT/77%EP)各项燃烧参数得到了最佳改善,复合材料综合表现最优。其中LOI值达到38.2%;热释放速率峰值较未经MMT处理的阻燃复合材料EP1(10%DOPOMPC/10%APP/EP)下降了29.1%;比消光面积平均值和一氧化碳释放率平均值分别降低了72.7%和65.5%;火势增长指数、发烟指数和毒性气体生成速率指数较EP1降幅分别达到38.2%、13.1%和34.0%;拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比EP1分别提高了25.4%、12.7%和1.97倍,呈现出良好的阻燃、抑烟、抑毒性能。炭层宏观和微观形貌表明,添加MMT的阻燃材料在燃烧初期能够形成更致密、坚硬的优质炭层。     

DOPOMPC-APP-MWCNTs协同阻燃环氧树脂的制备

将无卤膨胀阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷腈(DOPOMPC)、聚磷酸铵(APP)及多壁碳纳米管(MWCNTs)复配后加入环氧树脂(EP)中,制备出新型阻燃复合材料DOPOMPC-APP-MWCNTs/EP。通过极限氧指数(LOI)、水平垂直燃烧和锥形量热法研究其阻燃性能。研究结果表明:MWCNTs的加入增强了膨胀阻燃体系的阻燃性能和力学性能,并在一定程度上改善了体系燃烧时的浓烟现象。当阻燃体系总质量分数为20%,MWCNTs质量分数为2%时,材料性能最优,其LOI达到36.8%,热释放速率峰值、有效燃烧热平均值、比消光面积平均值和CO释放率平均值与未阻燃EP相比分别下降了83.5%、31.5%、47.6%、50.0%,与DOPOMPCAPP/EP相比下降了83.5%、77.7%、83.7%、68.9%。SEM分析表明:添加MWCNTs后,燃烧炭层呈现出大面积交联网络状结构。     

一种具有良好抑烟性能的磷杂菲阻燃剂在环氧树脂中的应用研究

本工作通过两步反应合成了一种磷杂菲类高效阻燃剂10-(2,5-二羟基二苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS-NQ),并将其用于环氧树脂(EP)的阻燃改性,探究了阻燃改性对EP材料阻燃性能、热性能及力学性能的影响.采用红外光谱(FTIR)和核磁共振确定了阻燃剂DOPS-NQ的结构,并通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热失重(TG)、锥形量热(CONE)测试了阻燃EP复合材料的阻燃性能和热性能.结果表明,在阻燃剂添加量较少的情况下,DOPS-NQ与聚磷酸铵(APP)复配时能够有效地抑制热量及烟气的释放,增大EP复合材料的LOI及残炭量.其中,当DOPS-NQ/APP的添加量为20％时,阻燃EP复合材料的LOI值增大到32.8％,锥形量热测试表明TSP和SPR分别减小了92％和91％,pHRR、THR、CO的释放量分别下降了81.6％、67.1％、93.3％,残炭量增加了46.5％,同时DOPS-NQ的加入也有助于提升EP复合材料的力学性能.     

环状磷腈/聚磷酸铵/三聚氰胺膨胀阻燃环氧树脂研究

本文以DOPO衍生物六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷腈(DOPOMPC)、聚磷酸铵(APP)以及三聚氰胺(MEL)形成复配膨胀体系(IFR)阻燃环氧树脂.采用极限氧指数(LOI)、水平、垂直燃烧(UL-94)方法研究了IFR体系对环氧树脂体系阻燃性能影响,通过锥形量热(CONE)研究了体系燃烧特性,通过扫描电子显微镜(SEM)对体系成炭情况进行观察.结果表明,IFR膨胀阻燃体系对环氧树脂具有良好的协同阻燃作用,其中8%DOPOMPC/8%APP/4%MEL(EP3)体系LOI值较纯EP(EP0)提高37.8%;各项燃烧参数也得到了改善,热释放速率峰值(pk-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)、比消光面积平均值(av-SEA)及一氧化碳释放速率平均值(av-CO)相对于10%DOPOMPC/10%APP/EP(EP1)分别降低了53.8%、84.4%、57.7%和75.8%;拉伸强度、弯曲强度和冲击强度较EP1分别提高了1.3倍、79.4%和2.5倍;宏观拍摄和扫描电镜结果表明EP3膨胀炭层连续、均匀、致密,阻燃效果良好.     

新型无卤膨胀/MH阻燃环氧树脂的制备及阻燃性能

通过极限氧指数(LOI)、水平垂直燃烧(UL-94)、锥形量热(cone)等方法,研究了纳米氢氧化镁(MH)添加到六(4-DOPO羟甲基苯甲酸)环三磷腈化合物(FR)、聚磷酸铵(APP)和环氧树脂(EP)后,制备的新型复合阻燃材料(FR/APP/MH/EP)的阻燃及力学性能。结果表明:在固定FR/APP比例为1/1的前提下,添加1%(质量分数)的MH时,复合阻燃材料EP2(10%FR/10%APP/1%MH/EP)的LOI值达到36.4%,其热释放速率(pk-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)、比消光面积平均值(av-SEA)、一氧化碳释放率平均值(av-CO)较纯环氧树脂(EP0)分别下降了79.8%,6.73%,47.2%,33.3%,相对于EP1(10%FR/10%APP/EP)分别下降了20.0%,69.6%,83.6%,58.6%,同时EP2的拉伸、弯曲、冲击强度较EP1也分别提高了47.6%,75.2%,196%;SEM分析表明EP2燃烧后能够形成一层均匀、致密、连续的炭层,具有良好的阻燃、抑烟、降毒效果。     

聚磷酸铵-单宁酸-三聚氰胺/环氧树脂复合材料的阻燃及力学性能

传统膨胀型阻燃剂由酸源聚磷酸铵(APP)、碳源季戊四醇(PER)和气源三聚氰胺(MEL)按质量比3∶1∶1的配比组成。现将生物质单宁酸(TA)替代PER并与APP和MEL复配成绿色膨胀型阻燃剂应用于环氧树脂中,考察不同配比的酸源APP、新型碳源TA和气源MEL添加到环氧树脂(EP)中对复合材料的阻燃性能和力学性能的影响。实验结果表明：当新型膨胀型阻燃剂的添加量为20%(质量分数),APP、TA、MEL质量比为9.71∶6.61∶3.68时,所得到的阻燃EP-3复合材料的极限氧指数(LOI)值增长到38.80%,UL-94测试达到V-0级;锥形量热测试表明EP-3的热释放速率峰值(pHRR)、总热释放(THR)、总烟气生成量(TSP)和一氧化碳释放率平均值(av-CO)与添加传统膨胀型阻燃剂EP-0相比分别下降48.96%、14.33%、26.83%和28.01%,这说明APP/TA/MEL绿色膨胀型阻燃剂具有优异的协同阻燃效果;其次,通过TG、DTG和SEM分析可推测,该阻燃剂的阻燃机理为气相和固相协同阻燃机理,特别是该阻燃剂可促使基材形成致密强度高的炭层从而较大地提升固相阻燃效果。另...     

双基协同阻燃环氧树脂HPCTP-DOPS/EP的性能研究

单一的磷杂菲、磷腈类阻燃剂的阻燃效果有限,为了改善9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)对环氧树脂(EP)的阻燃效果,将DOPS和六苯氧基环三磷腈(HPCTP)复配应用于EP。在总含P量为1.2wt%时,通过调整磷杂菲和磷腈阻燃剂中含P量的比例,将DOPS和HPCTP复配添加到EP中,制备EP复合材料。利用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重(TG)、锥形量热(CONE)、扫描电镜-能量色散X射线谱(SEM-EDS)、热重-红外光谱联用(TG-IR)等测试手段研究不同比例的磷杂菲和磷腈基团对EP热稳定性和阻燃性能的影响,探究双基协同阻燃规律和机制。研究结果表明：P、S元素之间存在协同阻燃作用,当总含P量为1.2wt%时,复合体系中随着含S量的增加,HPCTP-DOPS/EP的LOI值和UL-94等级逐渐升高,当HPCTP和DOPS中的含P量比为0.2∶1时,HPCTP-DOPS/EP的LOI值为30.4%,达到UL-94 V-0级,总热释放量(THR)和热释放速率峰值(PHRR)显著降低,燃烧后形成了更加致密、稳定的膨胀炭层,优于两种阻燃剂单独使...     

DOPS/TPT复配阻燃环氧树脂的性能

单一的磷杂菲或三嗪类阻燃剂的阻燃效果有限,为了提高阻燃剂在环氧树脂（EP）中的阻燃效率,将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS）与2,4,6-三苯氧基-1,3,5-三嗪（TPT）复配应用于EP中,通过协同阻燃作用来提高EP的阻燃性能,以期获得优异的阻燃效果。文中将DOPS与TPT进行复配,采用熔融共混法制备了阻燃EP复合材料。通过热重分析、垂直燃烧、极限氧指数、锥形量热和力学性能测试研究了复合阻燃剂DOPS/TPT对阻燃EP复合材料的热稳定性、阻燃性能及力学性能的影响,并采用扫描电镜、热重-红外光谱联用分析了材料的残炭形貌和热解气体,探究了其阻燃机理。结果表明,当阻燃剂的总添加量为9%,DOPS在复合阻燃剂DOPS/TPT中的质量分数为8%时,复合材料EP/DOPS/TPT的LOI值为30.5%,达到UL-94 V-0级,而且其平均热释放速率（av-HRR）、总热释放量（THR）值最低,其阻燃性能、成炭性能和力学性能均优于单独添加DOPS或TPT。从阻燃机理看,2种阻燃剂在气相和凝聚相发挥了协效阻燃作用,弥补了单一阻燃剂的不足,能够进一步提高阻燃效果。     

基于微流控技术的阻燃微胶囊的制备及其改性环氧树脂的性能与阻燃机制

为了进一步提高环氧树脂的阻燃性能,采用微流控技术制备了以乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)为壳,高效磷-氮阻燃剂(FR-PN)为芯材的FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊,并将其运用于环氧树脂(EP)中;对比了FR-PN/EP、FR-PN@ETPTA/EP的热稳定性、阻燃性能和力学性能;探讨了FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊对EP的燃烧性能和热降解行为的影响,揭示了FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊的阻燃机制。试验结果表明：FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊能够改善EP的阻燃性能,当阻燃微胶囊添加量为10wt%时,树脂的极限氧指数(LOI)值增加至37.3%,UL-94等级达到V-0级。环氧树脂中添加FR-PN阻燃剂或FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊会降低树脂的拉伸性能和弯曲性能,但加入阻燃微胶囊试件的拉伸性能和弯曲性能优于加入阻燃剂的试件,且添加10wt%阻燃微胶囊后,树脂的冲击强度比纯EP增加了39%。研究表明,阻燃微胶囊改性环氧树脂的阻燃机制是气相阻燃与凝聚相阻燃相结合。     

环三磷腈和DOPS双基协同阻燃对环氧树脂性能的影响

为了提高环氧树脂(EP)的阻燃性能，将双基阻燃剂六(4-(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物)-羟甲基苯氧基)环三磷腈(HAP-DOPS)和六苯氧基环三磷腈(HPCTP)/9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)分别添加到EP中，在含磷量为1.8%(质量分数)时，对比研究了磷腈、磷杂菲基团在分子内和分子间双基协同阻燃对EP性能的影响，探索了其阻燃规律，同时研究了不同添加量的HAP-DOPS对EP的热稳定性、阻燃性能和成炭性能的影响，并分析了其阻燃机理。结果表明，15%HAP-DOPS/EP的极限氧指数(LOI)值提高至31.4%，垂直燃烧测试(UL-94)达到V-0级；当HPCTP/DOPS/EP的含磷量为1.8%,P_HPCTP∶P_DOPS=1∶1时，复合体系的LOI值为31.2%，达到UL-94 V-0级，即阻燃剂HAP-DOPS和HPCTP/DOPS均能有效改善EP的阻燃性能，但HAP-DOPS在降低热释放方面更有优势，HAP-DOPS/EP的潜在火灾危险性低于HPCTP/DOPS/EP。残炭分析...     

有机蒙脱土协同含磷木质素基成炭剂阻燃聚乳酸

将自制含磷木质素基成炭剂（Lig-P）和聚磷酸铵（APP）复配用于制备阻燃聚乳酸（PLA）基复合材料,考察了协效阻燃剂有机蒙脱土（OMMT）对阻燃PLA性能的影响。采用极限氧指数（LOI）仪、垂直燃烧（UL-94）测试仪、锥形量热仪、热失重分析仪分别对Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的阻燃性能、热稳定性能和燃烧行为进行了研究。结果发现,OMMT与Lig-P-APP存在明显的协同阻燃作用,当OMMT替代3wt%的Lig-P-APP时,Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的LOI由27%增加至32%,UL-94等级由V1级提高至V0级;且Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的最大热降解速率有所降低,800℃的残炭量提高了将近50%;此外,OMMT的引入使PLA阻燃复合材料的热释放速率明显降低,热释放速率峰值（PHRR）、烟释放速率峰值（PSPR）及总烟释放量（TSR）分别降低了26.4%、60%及26.3%。OMMT可明显提高阻燃PLA炭层的致密度及石墨化程度。      

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。     

有机蒙脱土与膨胀阻燃剂协同阻燃聚丙烯

分别以膨胀型阻燃剂(IFR)为主阻燃剂、有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂,对聚丙烯(PP)进行阻燃改性。采用UL-94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)、热失重(TG)及拉伸等测试分别表征PP/IFR/OMMT复合材料的阻燃性能、热稳定性能及力学性能,研究了IFR和OMMT对PP阻燃性能、力学性能和热稳定性能的影响。通过红外线光谱仪分析了试样物质组成及扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的外观形貌。结果表明:OMMT的加入,使PP/IFR复合材料体系的热稳定性和阻燃性能得到极大提高。当添加2%(质量分数)OMMT,PP/IFR/OMMT复合材料的LOI值从18%上升到23%,阻燃级别从NR提升到V-0,并且无熔滴滴落,同时复合材料的力学性能也较好,拉伸强度达到34.46MPa,断裂伸长率能达到107.19%。     

聚酰胺6对聚丙烯/膨胀阻燃体系阻燃性和力学性能的影响

以聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)组成的膨胀阻燃剂(IFR)为主阻燃剂，有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂，马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)为增韧剂，以聚酰胺6(PA6)为聚合物成炭剂，采用熔融共混法制备了PP/PA6/POE-g-MAH/IFR/OMMT阻燃复合材料，并研究了PA6对PP阻燃复合材料阻燃性和力学性能的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、热重分析、扫描电子显微镜和力学性能测试等手段对PP阻燃复合材料进行了测试与表征。结果表明：成炭剂PA6的加入，可显著地提高PP阻燃复合材料的阻燃性能，当PA6含量为5%时，PP阻燃复合材料的LOI由原来不含PA6时的25.5%提高到了30.0%,垂直燃烧等级由原来的无等级提高到了UL-94 V-0级，且随着PA6含量的进一步增加，LOI在逐渐增大。但PA6的加入，会使PP阻燃复合材料的力学性能下降。     

硫化DOPO衍生物阻燃环氧树脂的性能与阻燃机制

为了获得综合性能好的阻燃环氧树脂(EP)复合材料,将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)的衍生物应用于EP。首先,通过DOPS和马来酸酐(MAH)反应合成磷杂菲衍生物马来酸酐-9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(MAH-DOPS),采用FTIR、¹H NMR、³¹P NMR等手段确定其结构;其次,分别将DOPS和MAH-DOPS添加到EP中,通过共混制备复合材料DOPS/EP和MAH-DOPS/EP;再次,对比了DOPS/EP和MAH-DOPS/EP的热稳定性、阻燃性能和力学性能;最后,探讨了MAH-DOPS对EP的燃烧性能和热降解行为的影响,深入分析其阻燃机制。通过对比发现：阻燃剂DOPS的初始分解温度(T_5%,205.4℃)低于MAH-DOPS(235.2℃),在添加相同质量分数的阻燃剂时,复合材料DOPS/EP的热稳定性也低于MAH-DOPS/EP,与阻燃剂热稳定性一致;阻燃剂DOPS和MAH-DOPS均能改善EP的阻燃性能,MAH-DOPS/EP具有更优异的阻燃效果。...     

氨基化埃洛石纳米管对固体环氧树脂的增强增韧及阻燃作用

通过化学接枝法获得了氨基化埃洛石纳米管(N-HNTs),与聚磷酸铵(APP)复配制备了N-HNTs-APP/EP固体环氧树脂复合材料，并对复合材料的固化行为、力学性能、热降解行为、阻燃性能、残炭形貌进行研究。结果表明，添加5%N-HNTs-APP不仅促进了EP的固化反应，而且复合材料的力学性能得到全面提升，其中冲击强度和断裂伸长率较纯EP分别提高了63.9%和28.2%。同时，5%N-HNTs-APP/EP复合材料的极限氧指数(LOI)达31.7%,通过UL-94 V0级别，其热释放速率峰值(pHRR)、总热释放速率(THR)、烟释放速率峰值(SPR)和生烟总量(TSP)较纯EP均大幅下降。     

聚磷酸酯阻燃剂的制备及其阻燃环氧树脂的性能研究

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、衣康酸(ITA)及10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)等为原料,制备了一种新型聚磷酸酯阻燃剂聚2-[(10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)亚甲基]丁二酸-1-[2-(10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)]对苯二酚酯(POBHOP)。将其应用于环氧树脂EP(E-51)中,制备EP/POBHOP阻燃复合材料。利用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析(TGA)、拉伸和冲击测试等方法研究了该阻燃复合材料的燃烧性能、热稳定性和力学性能。实验结果表明,加入5%POBHOP后,EP/POBHOP复合材料的LOI达到30.3%,UL-94为V-0级,TGA显示700℃下剩余残炭量达39.49%。力学性能测试结果显示,EP/POBHOP复合材料拉伸强度和断裂伸长率均出现先增后降现象,冲击强度略微下降。     

聚磷酸铵及季戊四醇膨胀型阻燃环氧树脂的阻燃性能

研究了聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)阻燃环氧树脂的阻燃性能和热分解特性。结果表明,阻燃环氧树脂的氧指数(LOI)随APP含量的增加而增加;当APP添加量达到20%时,阻燃环氧树脂的垂直燃烧性能达到V-0级。在APP阻燃环氧树脂中引入成炭剂PER使得体系的LOI值有所降低,但适量PER的引入使得阻燃体系的最大热释放速率降低。热失重(TG)实验结果表明,与未阻燃的环氧树脂相比,阻燃环氧树脂的初始分解温度有所降低,但在高温下阻燃环氧树脂的热稳定性较好。此外,还采用了激光拉曼光谱对阻燃环氧树脂燃烧后的炭层进行了分析。     

聚磷酸铵及季戊四醇膨胀型阻燃环氧树脂的阻燃性能EI北大核心

研究了聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)阻燃环氧树脂的阻燃性能和热分解特性。结果表明,阻燃环氧树脂的氧指数(LOI)随APP含量的增加而增加;当APP添加量达到20%时,阻燃环氧树脂的垂直燃烧性能达到V-0级。在APP阻燃环氧树脂中引入成炭剂PER使得体系的LOI值有所降低,但适量PER的引入使得阻燃体系的最大热释放速率降低。热失重(TG)实验结果表明,与未阻燃的环氧树脂相比,阻燃环氧树脂的初始分解温度有所降低,但在高温下阻燃环氧树脂的热稳定性较好。此外,还采用了激光拉曼光谱对阻燃环氧树脂燃烧后的炭层进行了分析。     

含磷阻燃剂的合成及对环氧树脂阻燃性能的影响

合成了一种含磷阻燃剂2-(二苯基膦酰基)-1,4-苯二酚(DPO-HQ),通过红外光谱、核磁对其化学结构进行了表征。同时,以DPO-HQ和二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,双酚A环氧树脂(EP)为基料,制备了不同磷含量的阻燃环氧树脂。利用极限氧指数(LOI)和垂直燃烧实验表征了所得环氧树脂的阻燃性能,通过热重分析,扫描电镜和热红联用分析研究了阻燃环氧树脂的热性能。结果表明,随着磷含量的增加,阻燃环氧树脂的初始降解温度略有降低,但燃烧后残炭率明显增加。阻燃剂的加入抑制了环氧树脂热分解时产生的可燃性气体和自由基,从而形成高温度下比较稳定的炭层。当磷的质量分数为1.5%时,其LOI值可达到30.8%,垂直燃烧性能通过UL 94 V-0等级,表明DPO-HQ可以作为环氧树脂的良好阻燃剂。