芳香席夫碱基阻燃剂的制备及其在聚酰胺6中的应用

为提高聚酰胺6(PA6)用反应型阻燃剂的热稳定性，以对苯二甲醛（TPAL）、对氨基苯甲酸（PABA）、9,10-二氢-9-氧代-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）与二苯基氧膦（DPO）为原料，制备芳香席夫碱基磷氮协效阻燃剂TMADOPO和TMA-DPO，对产物的结构及热稳定性进行表征。通过熔融共聚制备阻燃PA6(FRPA6s)，在TMA-DOPO中分别引入二乙基次磷酸铝（AlPi）和三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）以协效阻燃，研究阻燃剂对PA6相对黏度、热稳定性、阻燃性能和力学性能的影响。结果表明：TMA-DOPO的热稳定性更优异。引入阻燃剂后，FRPA6s的热稳定性、相对黏度、拉伸强度均下降，阻燃性能提高。相比PA6，当TMA-DOPO与MCA（或AlPi）引入量分别为己内酰胺质量的5%、3%,TMA-DPO引入量为7%时，使FRPA6s垂直燃烧达到V-0级，极限氧指数（LOI）分别提升至30.7%、30.3%和29.7%。     

原位聚合无卤阻燃聚酰胺6的结构与性能研究

采用原位聚合添加反应型无卤阻燃剂,是实现聚己内酰胺(PA6)阻燃改性的主要方法。在己内酰胺的水解开环聚合体系中,加入三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)的原料单体,原位聚合制备了阻燃PA6(FRPA6),对FRPA6的结构、形貌及性能进行了表征;通过熔融纺丝制备了FRPA6纤维,测试了其力学性能及阻燃性能。结果表明:FRPA6中阻燃剂MCA与PA6基体的相容性良好,MCA自组装反应比较充分,MCA粒子以纳米级均匀分布于PA6基体中;随着MCA含量的增加,FRPA6的熔点、熔融热焓有所降低,结晶温度略有升高,热稳定性下降;当MCA质量分数为7.5%时,FRPA6的阻燃性能达UL94 V-0级,拉伸强度为64.1 MPa,缺口冲击强度为10.4 k J/m2;相比纯PA6纤维,FRPA6纤维具有较好的阻燃性能,极限氧指数达35%以上,但力学性能有所下降。     

一种新型烷基磷系阻燃剂的合成及其在尼龙6中的应用

以次磷酸钠为原料合成异丁基次磷酸铝(A-MBPa)阻燃剂,利用氢核磁(1H NMR)、磷核磁(31P NMR)、元素分析、等离子发射光谱仪(i CP)及红外光谱仪确定了A-MBPa的结构,并通过熔融共混法制备出AMBPa阻燃尼龙6(PA6)复合材料。采用热重分析仪(TG)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)及锥形量热仪等方法对其热性能及阻燃性能进行了表征。结果表明,随着A-MBPa添加量的增加,PA6/A-MBPa复合材料的热稳定性降低,热重测试后残余量增多;当A-MBPa添加量为20%时,PA6/A-MBPa复合材料的LOI为26.4%,UL94达到V-0级,且形成明显的炭层,此外PA6/A-MBPa复合材料的力学性能呈现出随着A-MBPa添加增多而降低的趋势。结果表明,A-MBPa在阻燃PA6体系中是一种有效的阻燃剂。     

乙基桥链DOPO衍生物对PA6阻燃性能的影响

制备了一种乙基桥链DOPO衍生物(FR),将其加入到聚酰胺6(PA6)中,考察了FR对PA6阻燃性能的影响。结果表明:FR用量为15%时,PA6复合材料达到UL 94V-0级,极限氧指数提高到27.2%,且峰值热释放速率比纯PA6降低了27%;此外,阻燃剂的引入使PA6复合材料的热稳定性明显提高,PA6/FR(15%)的起始热分解温度(T-5%)比纯PA6提高了41℃。     

六苯氧基环三磷腈对PA6阻燃性能的影响

将六苯氧基环三磷腈(HPCP)作为阻燃剂,添加到聚酰胺6(PA6)中,并对其力学性能、热性能、阻燃性能进行表征分析。结果表明:HPCP对PA6有良好的阻燃效果,随着HPCP添加量的增加,极限氧指数(LOI)呈上升趋势,添加量为20%时,从纯PA6的26%提升到31%,垂直燃烧测试(UL 94)也达到V-0级,并有效地抑制了PA6的滴落。相比于纯PA6,峰值热释放速率值(PHRR)明显降低。热失重(TG)和残余物的扫描电镜(SEM)分析结果表明,HPCP促使PA6成炭,抑制其燃烧,达到阻燃效果。     

高效膨胀性阻燃剂阻燃玻纤增强尼龙6的研究

以合成高聚合度的聚磷酸蜜胺为主阻燃剂,以自制的阻燃剂F为协同阻燃剂,复配成新型无卤膨胀性阻燃剂ANTI-9。研究了不同摩尔比的蜜胺/磷酸合成的聚磷酸蜜胺对玻纤增强尼龙(PA)6阻燃性能的影响,考察了ANTI-9对玻纤增强PA6的阻燃性能、力学性能的影响。结果表明,当蜜胺/磷酸的摩尔比为1.2时合成的聚磷酸蜜胺的阻燃性能最好,且产率和耐水性也比较好。在玻纤增强PA6中添加25%~30%的ANTI-9时,其阻燃性能可以达到UL94V-0级,且阻燃玻纤增强PA6的综合性能达到国外同类产品的指标。     

固体超强酸改性分子筛对膨胀阻燃体聚丙烯材料的性能影响

以固体超强酸改性分子筛作为协效剂,与RTB-IFR膨胀阻燃剂(未含协效剂成分)复配,用于PP的阻燃.研究添加改性分子筛的RTB-IFR对PP的阻燃性能、力学性能及热降解行为的影响.实验表明:对4A分子筛进行改性后,添加到RTB-IFR中,材料的阻燃性能没有明显提高,对13X分子筛进行改性,添加到RTB-IFR中,材料的阻燃性能有所提高,氧指数比没改性时提高了1％左右,I.6 mm样条的垂直燃烧也由UL94V-1级提高到UL94V-0级.对H-BETA分子筛进行改性,添加到RTB-IFR中,阻燃性能也有一定提高,其中负载镍的固体酸的H-BETA分子筛,氧指数达到35.0％,垂直燃烧通过UL94V-0级.力学性能测试表明:改性分子筛对材料的力学性能影响不大.TG测试表明:加入改性分子筛的阻燃剂后,改变了RTB-IFR和PP/RTB-IFR的热降解过程,提高了高温时成炭量和炭层的热稳定性和热绝缘性,使PP/RTB-IFR的阻燃性能得到提高.     

高分子阻燃剂溴化聚苯乙烯阻燃PA6的研究

采用原子转移自由基聚合(ATRP)法合成低相对分子质量、相对分子质量分布较窄的聚苯乙烯(PS),以PS、Br2为原料,AlCl3作催化剂,CH2Cl2为溶剂,低温反应5～6h合成低相对分子质量溴化聚苯乙烯(BPS),用于对PA6进行阻燃。考察了反应条件对聚合过程及产物性能的影响,并研究了阻燃PA6的流变性能、力学性能、阻燃性能。结果表明,随着阻燃剂含量的增加,PA6的阻燃性能和流变性能均有较大提高,力学性能下降较少,当在PA6中添加质量分数为19%的BPS和Sb2O3复合阻燃剂时,阻燃PA6能够达到UL94V-0级,满足家用电器的阻燃法规,而且此时体系的综合性能也较好。     

改性MCA的固相合成及其在PA6中的应用

本实验选用一种新的方法合成改性三聚氰胺氰尿酸盐(MCA),将三聚氰胺(MA)、氰尿酸(CA)和极少量水混合成膏状物并使其在室温下反应一定时间,再加入少量MCA和二氧化硅(Si O2)溶胶使其继续反应以制备改性MCA(mMCA)阻燃剂。将制备的mMCA与尼龙6(PA6)熔融共混制备阻燃PA6复合材料。用FTIR、XRD和TG对所制mMCA进行了表征,对阻燃PA6复合材料的阻燃性能和力学性能进行了测试。结果表明:所制mMCA的FTIR、XRD特征峰与MCA的特征峰一致;m MCA的最大热失重温度有了较大的提升达到465.2℃。在PA6复合材料中,当阻燃剂含量为13%时,阻燃PA6复合材料的极限氧指数(LOI)达到33%,阻燃性能为UL-94 V0级,锥形量热测试的PHRR降低了26.3%。随着阻燃剂含量的增加,复合材料的力学性能有所提高。与传统大量水体系制备mMCA方法相比,此法具有工艺简单、不需加热、耗水量极低,没有污水排放等优点。     

一步法制备苯基次膦酸铝及阻燃应用

在水相中以苯膦二氯和十八水硫酸铝为原料,采用一步法反应,合成了无卤阻燃剂苯基次膦酸铝(BPAAl)。采用1HNMR、31PNMR、FTIR、ICP对产品结构进行表征,并对其反应条件进行探讨,得到最优条件为:苯膦二氯滴加温度5℃,反应温度90℃、反应时间3 h,硫酸铝浓度3 mol/L,在该条件下产率达89.6%。热重分析结果表明,产品起始失重温度在350℃,热稳定性好,具备优良阻燃剂的特征。并研究了BPA-Al在尼龙6中的应用,结果表明,添加量达到10%时,经过阻燃改性的PA6材料极限氧指数达到30%、UL94垂直燃烧达到V-0级,阻燃性能显著提高;拉伸强度达到84.9 k Pa,力学性能好。     

高磷含量聚酯多元醇的制备及其在阻燃PA6中的应用

以苯基膦酰二氯(BPOD)和双羟甲基甲基氧化磷(BMPO)为原料,制备了一种高含磷聚磷酸酯多元醇阻燃剂(PHPOP),并通过红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)表征了产物的结构及热稳定性。采用熔融共混法制备了PHPOP阻燃的聚酰胺6(PA6)材料,通过极限氧指数(LOI)法和垂直燃烧法测试了材料的阻燃性能,并采用热重分析仪考察了阻燃PA6的热分解过程及其成炭性能,随后采用扫描电镜(SEM)对其炭层形貌进行了观察。结果表明:阻燃剂PHPOP对PA6具有良好的阻燃效果。当20%阻燃剂的加入即可使PA6的LOI由21.2%提高至27.5%,并通过UL 94V-0级测试。热降解及炭层形貌分析结果表明,PHPOP的添加对PA6在降解过程中的成炭具有良好的促进作用,使炭层致密性提高,阻碍了热和可燃气体的传递,从而提高了PA6材料的阻燃性能。     

无卤阻燃聚丙烯材料的研制

以聚丙烯(PP)为基体材料,加入无卤膨胀型阻燃剂FR-1420制备得到了阻燃PP材料,考察了滑石粉、玻纤的加入对材料阻燃性能的影响,通过热重分析(TG)研究了材料的热分解行为。结果表明,阻燃剂FR-1420的加入能提高PP的阻燃性能,当阻燃剂含量达到20%时,PP材料垂直燃烧等级达到V-0级;滑石粉母粒及玻纤的加入会在一定程度上破坏阻燃剂在燃烧过程中形成的膨胀性炭层,降低材料的阻燃性能,滑石粉母粒及玻纤含量为10%时,阻燃剂含量需分别增加至25%、23%,PP材料垂直燃烧等级才能达到V-0级;TG分析显示,阻燃剂的加入使材料初始分解温度提前,残炭增加,有利于材料阻燃性能的提高。     

磷-氮膨胀型阻燃剂和溴锑阻燃剂复配对聚丙烯的性能影响

将磷-氮膨胀阻燃剂和溴锑阻燃剂分别单独或者按照一定的比例复配与聚丙烯（PP）熔融共混挤出制备阻燃PP复合材料,通过垂直燃烧测试、锥形量热测试、热失重分析、扫描电镜测试等研究其阻燃性能和阻燃机理,通过力学实验研究不同阻燃剂的添加对PP物理性能的影响。结果表明,单独添加膨胀型阻燃剂,阻燃剂的含量达到21%才能实现1.6mm样条UL-94 V-0级,单独添加溴锑阻燃剂,阻燃剂的添加量为32%时,2mm的样条只能达到V-1级,将膨胀型阻燃剂和溴锑阻燃剂复配,总添加量19%可以实现1.6mm样条UL-94 V-0级;在锥形量热测试中,复配体系的Av-HRR、Av-EHC、THR值都明显降低,形成的残炭更加坚硬致密。磷-氮膨胀型阻燃剂和溴锑阻燃剂复配可以降低阻燃剂的添加量,两者有明显的协效阻燃作用。     

纤维级复合阻燃PA 6的制备及其热稳定性研究

以三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)与硫化锌(ZnS)或类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)或9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物(ZDOPO)复配体系为阻燃剂,与聚己内酰胺(PA 6)切片共混、造粒、干燥、纺丝,制备阻燃PA 6纤维;通过常规升温热失重分析以及模拟纺丝过程恒温热失重分析,研究阻燃剂种类及含量对PA 6共混体系热稳定性的影响。结果表明:在阻燃剂总质量分数为6.0%条件下,添加MCA/ZDOPO复配体系对PA 6共混体系的热稳定性影响最小,制备的阻燃PA 6纤维具有良好的力学性能和阻燃性能;添加MCA质量分数3.0%、ZDOPO质量分数3.0%,PA 6/MCA/ZDOPO共混体系热失重5%时的热分解温度为393.8℃,热失重10%时的热分解温度为412.6℃,与纯PA 6的热学性能非常接近,制备的阻燃PA 6纤维的断裂强度为1.9 cN/dtex,断裂伸长率为75.8%,极限氧指数可达29.0%。     

二乙基次膦酸铝的合成及其协同阻燃软线材料研究

采用格氏试剂法合成了二乙基次膦酸铝,通过傅里叶变换红外光谱对反应产物进行表征,结果表明其特征峰均与二乙基次膦酸铝的特征峰相吻合,通过热失重分析了其热稳定性,结果表明热稳定性较好。将其作为阻燃剂与三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)、阻燃成炭剂聚苯醚(PPO)共同加入到软线材料中。测试软线材料的阻燃性能和热稳定性。软线材料的垂直燃烧级别可达到UL94 V-0级,达到了较好的阻燃效果。     

氧化亚镍在RTB-IFR膨胀阻燃体系中的协效作用

将氧化亚镍(NiO)与膨胀阻燃剂(RTB-IFR,未添加协效剂成分)复配,应用在聚丙烯(PP)复合材料中以研究NiO的阻燃协效作用。探讨了NiO对膨胀阻燃PP复合材料的阻燃性能、力学性能及热降解行为的影响。结果表明,在PP中单独添加20%RTB-IFR阻燃剂,PP复合材料具有较好的阻燃性能,氧指数为31.8%,3.2 mm样条能通过UL94 V-0级。当RTB-IFR阻燃剂中加入5%NiO时,PP复合材料的阻燃性能明显得到提高,氧指数达到33.6%,1.6 mm样条即能通过UL94 V-0级。同时,NiO对PP复合材料的力学性能影响较小。NiO的引入改变了RTB-IFR及RTB-IFR/PP体系的热降解过程,降低了PP复合材料的热分解速率,提高了复合材料高温时的残炭量和热稳定性。     

氮-磷-硫膨胀型阻燃剂在聚碳酸酯中的应用研究

将氮-磷-硫膨胀型阻燃剂(NPS)添加到聚碳酸酯(PC)中制备了阻燃聚碳酸酯复合材料。通过极限氧指数、垂直燃烧、热失重分析仪和锥形量热仪研究了NPS对PC阻燃性能和热稳定性能的影响。结果表明,当NPS的添加量为0.075%(质量分数,下同)时,体系的极限氧指数达到最大值34.25%,垂直燃烧等级为V-0级;NPS的加入使PC的起始分解温度由419.7℃降至389.0℃,残炭率由15.26%增加至20.8%,同时能有效降低PC的热释放速率(H_(RR))和总热释放量(T_(HR))。     

一种磷硅阻燃剂的制备及对聚碳酸酯阻燃性能的研究

采用逐步升温的本体聚合方法,合成了含磷、硅的阻燃剂二苯基硅氧烷-二氧苯基乙酮-苯基磷酸酯共聚物(BHPD),并用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H NMR)对其结构进行了表征。通过热重分析(TGA)对BHPD及其阻燃改性PC的热稳定性进行了研究。采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)、微型量热仪(MCC)和扫描电镜(SEM)对BHPD的阻燃性能进行了研究,结果表明BHPD对PC阻燃性能明显提升,BHPD添加量为15%时,极限氧指数从纯PC的26%升高到了48%,UL94阻燃级别从V-2提高到了V-0级。     

聚苯醚与红磷母粒无卤阻燃玻纤增强PA46的研究

采用聚苯醚(PPE)与红磷母粒(MRP)复配阻燃,并使用玻璃纤维进行增强,制备了无卤阻燃玻纤增强尼龙46(PA46)复合材料。研究了不同配比PPE/MRP及其用量对阻燃玻纤增强PA46复合材料性能的影响。结果表明,当PPE/MRP质量分数为12%且质量比=1/1时,能够在添加较少量的MRP的情况下得到较好的阻燃效果,达到UL94 V-0级(1.6 mm)。热失重分析(TG)表明材料的残炭率与其阻燃性能有很好的对应关系;残炭率低的试样,其阻燃性能也低,只达到V-1级;而残炭率高的试样,阻燃性能可达到V-0级。随着PPE添加量的逐渐增加,玻纤增强阻燃PA46的各项力学性能都有不同程度的提高;当PPE和MRP质量分数均为6%时,玻纤增强阻燃PA46垂直燃烧后形成的炭层平整性和致密性都较好,炭层表面孔隙较少,起到较好的阻燃效果,试样的力学性能和热变形温度都达到最佳,起到了很好的协同效应。     

一种新型次膦酸盐阻燃PA6的制备及其阻燃性能

采用新型阻燃荆苯基次膦酸铝和MC复配阻燃体系对玻纤增强PA6进行阻燃改性.通过热失重分析研究了引入阻燃剂对PA6热分解过程的影响;通过氧指数和垂直燃烧测试研究PA6复合体系的阻燃性能.结果表明:当阻燃剂添加量为18%时,玻纤含量为30%的改性PA6的氧指数和垂直燃烧测试分别达到32%和V-0级.