添加CNTs、APP和ABS对尼龙6阻燃性能改善的协同效应研究

采用碳纳米管(CNTs)和聚磷酸铵(APP)阻燃尼龙6(PA6)。结果表明,在1%CNTs(质量分数,下同)及20%APP添加量下,PA6具有优异的阻燃性能。在PA6/APP/CNTs共混物中加入易燃的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),在0.25%CNTs添加量下,其阻燃性能与添加1%CNTs的PA6/APP/CNTs复合材料相近。TEM观察表明,CNTs在PA6/ABS/APP共混物中仅分布在PA6相中。流变性能测试表明,CNTs在共混物PA6/ABS/APP中的选择性分布会使形成网络结构所需的CNTs含量从1%降低到0.25%。炭层的形态表明网络结构有利于形成连续且较为致密的炭层,使得1%CNTs填充PA6/APP共混物及0.25%CNTs填充PA6/ABS/APP共混物具有良好的阻燃性能。当PA6/ABS/APP共混物中的CNTs含量达到1%时,CNTs形成过于致密的网络结构,限制了炭层的膨胀,从而削弱其阻燃性能。     

PVC/ABS共混物的热稳定性

通过熔融共混的方法制备了不同配比的聚氯乙烯(PVC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共混物,采用热失重法和刚果红试纸法对共混物的热稳定性进行了研究。热失重分析发现,共混物第一阶段失重的起始失重温度T01和最大失重速率时温度T1m都随着ABS接枝共聚物含量的增加向低温方向移动,ABS的加入促进了PVC的降解;刚果红试纸法分析发现PVC/ABS共混物的静态热稳定时间比PVC的长;透射电镜观察发现ABS接枝共聚物的加入改善了PVC的加工流动性,提高了稳定剂的分散性和效率,这是共混物稳定时间变长的主要原因。     

ABS/α-SAN/PVC共混体系的研究

首先利用粘度法测得α-SAN的溶度参数为9.8,与ABS(9.6～9.8)和PVC(9.5～9.7)的溶度参数相近,三者间具有热力学相容性,从而制得具海岛两相结构的ABS/α-SAN/PVC共混物。实验结果表明,加入α-SAN可提高共混物的耐热性,刚性,热稳定性和加工性。并对该共混物所用的ABS品种和用量作了探讨。最后通过DSC研究该共混物的热稳定性,测定了TMA曲线,并推断其加工温度为160～180℃。     

马来酸酐共聚方式对PA6/ABS共混物性能的影响

分别制备了马来酸酐与苯乙烯-丙烯腈无规共聚物(SAM)增容的尼龙6(PA6)/ABS/SAM共混物、马来酸酐接枝共聚的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-g-MA)增容增韧的PA6/ABS-g-MA共混物。结果表明,两个体系中ABS都可以均匀分散;冲击测试发现样条厚度为6.35 mm时,PA6/ABS-g-MA共混物出现明显的脆韧转变,PA6/ABS/SAM共混物为脆性断裂;样条厚度为3.18 mm时,两个体系都有明显脆韧转变;Vu-Khanh方程表明,PA6/ABS-g-MA共混物具有更高的裂纹扩展能(Gi)和撕裂模量(Ta),性能更好。     

PVC/α-MSAN/ABS共混物的力学性能与形态结构

采用熔融共混的方法将聚氯乙烯(PVC)树脂、α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物(α-MSAN)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)共混,通过改变共混物的组成,制备了一系列不同橡胶含量和基体组成的PVC/α-MSAN/ABS共混物,研究了共混物的力学性能及形变机理。结果发现,随着基体树脂中PVC含量的增加,共混物的冲击韧性显著提高,而拉伸强度逐渐降低,同时促使共混物发生脆韧转变所需的橡胶含量逐渐减少。形态结构研究表明,由于基体树脂链缠结密度的增加,共混物的形变机理逐渐由银纹向剪切屈服转变,进而导致体系韧性的增加。     

PPO/SEBS/SEBS-g-MAH共混物的阻燃性能研究

以苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)为弹性体改性剂，SEBS-g-MAH为相容剂，红磷和Mg(OH)₂作为阻燃剂，采用双螺杆挤出技术，制备了阻燃聚苯醚(PPO)/SEBS/SEBS-g-MAH共混物。结果表明：当红磷用量为15份时，Mg(OH)₂仅用80份，PPO/弹性体共混物的极限氧指数(LOI)就能达到28%,燃烧等级达UL94 V-0级，同时燃烧时的热释放速率(HRR)及生烟速率(SPR)均大幅降低。     

埃洛石复配2-羧乙基苯基次膦酸对环氧树脂阻燃及力学性能的影响

将埃洛石纳米管(HNTs)与2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)复配并用于环氧树脂(EP)阻燃改性,制备了CEPPA-HNTs/EP复合材料。研究了HNTs与CEPPA的配比对CEPPA-HNTs/EP复合材料热稳定性、阻燃性及力学性能的影响。TG分析表明,CEPPA与HNTs复配可提高CEPPA-HNTs/EP复合材料的热稳定性,促进成炭并降低分解速率。锥形量热和极限氧指数分析表明,加入HNTs可降低EP热释放速率,而CEPPA对提高EP的极限氧指数作用更显著。残炭的红外分析及SEM结果表明,燃烧过程中CEPPA与HNTs反应生成硅铝磷酸盐促进凝聚相的脱水交联,形成更致密的炭层。力学性能分析表明,当HNTs与EP和CEPPA与EP的质量比分别为6%和4%时,CEPPA-HNTs/EP复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高了19.4%和17.3%,冲击断面的SEM图像显示CEPPA-HNTs/EP复合材料呈韧性断裂。     

尼龙6/埃洛石纳米管纳米复合材料的制备与性能

通过熔融共混制备了尼龙-6(PA6)/埃洛石纳米管(HNTs)纳米复合材料.研究了HNTs含量对PA6/HNTs纳米复合材料微观形态、力学性能、结晶行为的影响.结果表明,在熔融共混条件下,HNTs不经过任何表面处理即可以纳米尺度均匀地分散于PA6基体中.随着HNTs含量的增加,纳米复合材料的弯曲强度和弯曲模量显著提高.DSC结果显示HNTs的存在起到了成核剂的作用,提高了PA6的结晶温度.HNTs份数少时能提高PA6/HNTs纳米复合材料的结晶度,份数多时会使其结晶度下降和生成不稳定的晶体.     

增容剂对PVC/PA6共混物性能的影响

分别以乙烯醋酸乙烯酯接枝马来酸酐(EVA-g-MAH)、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯三元共聚物接枝马来酸酐(ABS-g-MAH)及聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MAH)三种聚合物为增容剂制备了聚氯乙烯/聚酰胺6(PVC/PA6)共混物,采用扫描电子显微镜(SEM)、动态力学分析(DMA)及力学性能测试研究了相容剂对PVC/PA6(80/20)的相形态结构及力学性能的影响。结果表明,三种相容剂对PVC/PA6都具有明显的增容作用,但5%EVA-g-MAH增容PVC/PA6(80/20)的分散相尺寸最小最均匀;三种增容剂增容的PVC/PA6共混物都只有一个玻璃化转变温度(Tg),但EVA-g-MAH增容共混物的Tg略向高温偏移;力学性能测试结果显示,5%的EVA-g-MAH增容的PVC/PA6共混物的缺口冲击强度和拉伸强度分别提高了18%和200%,达到了3.8kJ/m2和46MPa。     

SMA增容ABS/PBT共混体系的形态和力学性能——共混过程对体系的影响

以苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)为增容剂,研究了共混工艺对ABS/PBT共混物聚集态结构和力学性能的影响。结果表明,SMA先与ABS共混再与PBT共混,共混物的分散相尺寸最小、分布最均匀,优于SMA先与PBT共混再与ABS共混的方法。ABS与PBT共混物的相容性差,加入反应性相容剂SMA后,PBT分散相尺寸变小且均匀地分散于ABS中,显著改善了ABS/PBT共混物的冲击、拉伸性能。共混物的聚集态结构强烈地受共混工艺的影响。     

PTT/ABS-g-MAH共混合金的力学性能和流变行为

利用电子万能试验机、冲击试验机和毛细管流变仪分别研究了聚对苯二甲酸丙二酯/马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PTT/ABS-g-MAH)共混合金的力学性能和流变行为。结果表明:ABS含量在3%～5%(质量分数,下同)时,共混材料的拉伸强度、冲击强度和弯曲强度达到极值,表明ABS的加入对PTT起到了一定的增强和明显的增韧作用。共混合金熔体为假塑性流体,但ABS含量的变化对共混物的表观黏度、非牛顿指数n、粘流活化能的影响较小,即对PTT的流变性能影响不大。采用ABS-g-MAH与PTT进行反应性共混,可以提高PTT的力学性能,而对加工性能影响较小。     

不同表面活性剂处理的Sb_2O_3对PVC复合材料阻燃性能的影响

利用高能球磨法制备Sb_2O_3粉末,采用聚乙二醇-6000、十二烷基硫酸钠和OP-10对Sb_2O_3粉末进行表面改性,研究不同表面活性剂改性的Sb_2O_3颗粒对PVC复合材料体系阻燃性能的影响。运用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对Sb_2O_3的物相组成、颗粒形貌、平均粒径进行表征,利用X射线能量色散谱仪(EDS)、极限氧指数仪以及垂直燃烧实验分别对Sb_2O_3/PVC复合材料的粒子分布、阻燃性能进行研究。结果表明:当聚乙二醇-6000作为表面活性剂时,由于纳米Sb_2O_3粒子表面有机膜空间位阻效应较大,使得纳米Sb_2O_3在PVC基体中表现出良好的分散性。当纳米Sb_2O_3添加量为1.26%(质量分数,下同)时,PVC复合材料的氧指数为27.1%,材料处于难燃级别;当采用十二烷基硫酸钠和OP-10作为表面活性剂时,Sb_2O_3颗粒表面包覆效果差,Sb_2O_3颗粒粒径分别为100nm和150nm,Sb_2O_3在PVC基体中分散性变差,并出现团聚现象。当Sb_2O_3添加量为1.26%时,PVC复合材料的氧指数分别为24.7%和25.3%,材料未达到难燃级别。     

在PVC/ABS共混体系中添加第三组分配方的研究

本文介绍了在PVC/ABS共混复合物中添加第三组分——聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸酯类聚合物(ACR)、氯化聚乙烯(CPE)等,进行三元共混改性的研究,找出了能使共混复合物综合性能较佳的三元共混复合物的配方。实验证明,通过添加第三组份,可改进PVC/ABS共混复合物的性能,有利于该共混复合物进一步扩大生产和应用。此外,对该共混复合物中,最适宜于PVC改性用的ABS牌号,亦作了选择性的探讨。     

胺基化反应增容PC/ABS共混物

采用熔融共混方法制备了ABS树脂接枝马来酸酐接枝共聚物(ABS-g-MAH),将接枝共聚物与1-(2氨乙基)哌嗪反应制备了增容剂,通过红外光谱表征确定了预期反应的发生.将增容剂部分替代聚碳酸酯(PC)/ABS共混物中的ABS树脂,考察了增容剂对PC/ABS共混物的力学性能的影响.结果表明,加入增容剂后,PC/ABS共混...     

PP/PVC共混体系的热反应性研究

利用同步热分析仪对不同质量分数下聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)共混物从室温升至800℃热降解过程进行了研究。用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa等对PP/PVC共混体系的热反应性能进行研究。结果表明,随着PVC含量的增加,共混体系的热降解过程逐渐表现为两个热降解阶段,体系两个阶段的活化能都有不同程度的降低;熔融峰温相对于纯PP均得以升高,而共混体系的结晶度逐渐下降。由Kissinger法得出,当PVC的质量分数为10%时,第二阶段的Ea最小(191.462kJ/mol),较纯PVC降低了33.56kJ/mol。     

单层和双层包覆ZnSnO_3微胶囊对PVC膜阻燃及抑烟性能影响

采用极限氧指数(LOI)值、垂直水平燃烧测试、烟密度测试(SDR)、SEM、TG分析,研究了单层ZnSnO_3@Mg(OH)_2微胶囊和双层ZnSnO_3@Mg(OH)_2@三聚氰胺甲醛树脂(MF)微胶囊对聚氯乙烯(PVC)膜的阻燃及抑烟性能的影响。结果表明,ZnSnO_3@Mg(OH)_2和ZnSnO_3@Mg(OH)_2@MF微胶囊能有效提高PVC膜阻燃、抑烟、抗熔滴、自熄性能;且随着单层或双层微胶囊含量的增加,ZnSnO_3@Mg(OH)_2/PVC和ZnSnO_3@Mg(OH)_2@MF/PVC膜的极限氧指数增加,但其烟密度和自熄时间降低。TG结果表明,随着微胶囊含量增加,ZnSnO_3@Mg(OH)_2/PVC和ZnSnO_3@Mg(OH)_2@MF/PVC膜的初始降解温度向低温偏移,且其残炭量增加。ZnSnO_3@Mg(OH)_2/PVC和ZnSnO_3@Mg(OH)_2@MF/PVC膜的残炭SEM表明,添加ZnSnO_3@Mg(OH)_2和ZnSnO_3@Mg(OH)_2@MF微胶囊能有效地促进材料燃烧时产生致密碳层,不仅可以抑制氧气和热量进入PVC膜内部,而且可以抑制可燃性气体向PVC膜外逸出。SEM和拉伸强度结果显示,双层微胶囊可有效改善无机粒子在PVC基体中的分散性和相容性。     

聚苯胺包覆碳微球/聚对苯二甲酸乙二醇酯复合阻燃材料的制备及性能

通过化学氧化法合成聚苯胺,并利用原位聚合法将聚苯胺(PAN)包覆在碳微球(CMSs)上,采用熔融共混法制得阻燃聚苯胺包覆碳微球/聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料(CMSs-PAN/PET)。采用扫描电镜、红外光谱仪、热重和氧指数仪等,对其形貌结构、分散性、热稳定性能、阻燃性能和力学性能进行了分析和研究。结果表明,聚苯胺包覆后的CMSsPAN与原始CMSs相比,在PET基体中的分散性得到提高,CMSs-PAN/PET的拉伸强度比CMSs/PET提高了28.1%;与纯PET相比,CMSs-PAN/PET复合材料的热稳定性明显提高,其极限氧指数达到32.1,提高了10.4。     

哌嗪改性木质素/磷酸铝双重包覆红磷的制备与阻燃性能

以哌嗪改性木质素(LP)和磷酸铝为囊材,制备了具有多层次阻燃性能的无卤微胶囊化红磷阻燃剂,并用于改善丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂的阻燃性能。利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、红外光谱和热重分析等测试手段对阻燃剂的形貌和结构进行了表征,研究了阻燃剂添加量对ABS阻燃性能的影响。结果表明,红磷被LP和磷酸铝严密包覆;添加25%阻燃剂的ABS复合材料燃烧后可形成致密、厚实的残炭层,阻燃级可达到UL94 V-0等级,极限氧指数达到26.1%。与未添加阻燃剂ABS树脂相比,热释放速率峰值降低了63.1%,总烟雾释放量降低了25.8%。     

具有核壳结构聚氯乙烯-聚苯胺合金材料的制备与性能

以微发泡聚氯乙烯(PVC)为模板,以十二烷基苯磺酸(DBSA)水溶液为掺杂剂和酸性介质,通过原位聚合法成功制备了PVC-聚苯胺(PANI)导电合金,应用元素分析、红外光谱、扫描电镜、四探针电导测试表征了PVC-PANI合金粉体的结构与性能,并论证了掺杂机理。结果表明,PVC-PANI合金具有表面镶嵌包覆、内部局部交联的结构;PANI在复合粉体中的质量分数达到了10.28%,电导率达到80 S/m;以PVC-PANI合金粉体为填料,所得PVC-PANI/PVC共混物材料的导电逾渗阈值在聚苯胺质量分数为2.0%~3.3%时,PVC-PANI/PVC共混物材料的电阻率急剧下降(109Ω·cm→106Ω·cm),实现了PVC的导电功能化。     

环交联聚磷腈包覆羟基锡酸锶杂化纳米棒的合成及阻燃环氧树脂研究

为了开发新型无机-有机杂化的阻燃消烟剂, 本研究采用共沉淀法合成了棒状纳米羟基锡酸锶(SrSn(OH)₆), 并用环交联聚磷腈(PZS)对其进行包覆, 得到一种核壳结构的有机无机杂化纳米阻燃剂(PZS@SrSn(OH)₆)。通过扫描电镜、透射电镜和红外光谱研究了PZS@SrSn(OH)₆的微观形貌和化学结构。通过热重分析研究了PZS@SrSn(OH)₆及EP/PZS@SrSn(OH)₆阻燃复合材料的热降解行为。采用极限氧指数和锥形量热对复合材料阻燃性能进行测试, 用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析及红外光谱对EP/PZS@SrSn(OH)₆的阻燃机理进行分析。结果表明PZS@SrSn(OH)₆在环氧树脂中展现出高阻燃效率和抑烟效果, 且PZS与SrSn(OH)₆之间存在显著的协同阻燃效应。与纯环氧树脂相比, 仅添加3wt%的PZS@SrSn(OH)₆时, 极限氧指数(LOI)值从26.2%增加到29.6%。锥形量热结果表明热释放速率峰值降低了约29%, 烟释放速率峰值降低了约37%, 残炭率提高了242%。PZS@SrSn(OH)₆在高温下形成致密结构炭层, 隔绝分解产物及热量和氧气交换, 从而显著提高环氧树脂的阻燃效果。