抗氧化可膨胀石墨及其防火涂料的制备和性能

针对目前含硫可膨胀石墨(EG)抗氧化差等问题,采用最佳工艺:m(石墨)∶m(高氯酸)∶m(高锰酸钾)∶m(乙酸酐)=1∶1∶0.07∶(1～1.4),25℃,3h反应后,再用蔗糖硼酸脂溶液浸渍、脱水、60℃干燥,得到具有抗氧化无硫可膨胀石墨(Anti-O EG).对Anti-O EG的膨胀性能和添加Anti-O EG的防火涂料的防火隔热性能和炭质层微观结构形态进行了比较分析.结果表明,Anti-O EG在形成致密稳定的抗氧化膨胀炭质层和与聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺阻燃剂协同等方面具有突出的优点.     

膨胀型阻燃剂的研究进展

膨胀型阻燃剂(IFR)是继含卤阻燃剂以来的具有环保、高效的一种新型阻燃剂,因此膨胀型阻燃剂的研究受到了普遍关注。本文综述了膨胀型阻燃剂的阻燃机理、优缺点和改性及其在环氧树脂中的阻燃作用,指出了膨胀型阻燃剂今后的发展趋势。     

Synthesis of a novel macromolecular carbon-nitrogen-phosphorous intumescent flame retardant

A novel macromolecular carbon-nitrogen-phosphorous (C-N-P) intumescent flame retardant (IFR) containing acid, carbon, and gas sources was prepared by calcining polyphosphate (APP), pentaerythritol (PER), and melamine (MEL) through the direct heating method. The carbonization and expansion behaviors of IFR were investigated by testing the products of IFR, using nuclear magnetic resonance, X-ray photoelectron spectroscopy, transmission electron microscope, and scanning electron microscopy, at 360 °C, 450 °C, and 600 °C. Conjugated double bonds polymerized the nitrogenous polyaromatic structures as polyphosphate decomposed into phosphoric acid and diphosphate. Noncombustible gases released by MEL increased the internal pressure of the viscoelastic materials to make it expand. At temperatures below 450 °C, MEL promotes the formation of nitrogenous polyaromatic structures in the material, thereby optimizing the IFR char layer structure. The heat release rate, effective heat combustion, total heat release, and total oxygen consume of the IFR coated fabric were less than those of an uncoated fabric by 18%, 5%, 16%, and 13%, respectively, reducing the risk of fire hazard. The foam char formed during the burning of an IFR coated fabric controls the fabric’s oxidation process and prevents its shrinking.     

抗静电阻燃涂料的研究

综述了添加型、本体型抗静电阻燃涂料（AFRC）的研究进展．通过对添加型抗静电阻燃涂料的导电涂料、基体树脂和其他添加剂的比较分析,认为导电填料的微粒化是添加型AFRC的发展趋势．此外,聚苯胺（PANI）、聚吡咯（PPyr）、聚萘乙炔（PNE）、聚噻吩（PT）等本体导电高分子（ICPs）和粉末涂料的不断发展也为实现涂料的无溶剂化指明了方向．     

复配无卤阻燃聚氨酯泡沫塑料的制备与表征

通过添加N,N’-二(2-硫代-5,5-二甲基-1,3,2-二氧磷杂环己基)乙二胺(DDPSN)、三聚氰胺(MA)、聚磷酸铵(APP)单组份阻燃剂及其复配阻燃剂,制得无卤阻燃聚氨酯泡沫塑料,并对其阻燃性能、力学性能、密度、吸水率以及热性能等进行了研究。研究结果表明,单组份阻燃剂中DDPSN阻燃效果较好,复配阻燃体系中,DDPSN与MA以及DDPSN与APP均具有良好的协同阻燃效果,其中DDPSN与APP协同效果最好。拉伸测试表明,单组份阻燃剂中APP表现较好,DDPSN/APP复配对聚氨酯泡沫的力学性能提高较大。DDPSN/APP复配阻燃体系对聚氨酯泡沫塑料的表观密度和孔结构影响不大,但使泡沫塑料的降解温度提高。     

磷、氮膨胀型阻燃剂研究进展

综述了近年来磷、氮阻燃剂的研究新进展,并通过垂直燃烧法(UL-94)、极限氧指数(LOI)和成炭率等参数对它们的阻燃性能进行评价,并且对磷、氮阻燃剂的发展趋势进行了展望.     

淀粉磷酸酯蜜胺盐膨胀型阻燃剂的合成

为了提高淀粉基阻燃剂的稳定性和阻燃效果,以淀粉、多聚磷酸、三聚氰胺等为原料合成了淀粉磷酸酯蜜胺盐.研究结果表明:在120℃下,当PPA用量为淀粉的60%,反应时间为6 h时,可以得到高产率的淀粉磷酸酯,其结合磷最高可达到4.2%.     

膨胀阻燃多层膜改性苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板的制备及性能

为提高苎麻织物作为复合材料增强体时的阻燃性能,首先,采用层层组装法在苎麻织物表面构筑了氨基化多壁碳纳米管（MWCNT）-聚磷酸铵（APP）与聚乙烯亚胺（PEI）-APP膨胀阻燃多层膜;然后,将改性后的苎麻织物与苯并噁嗪树脂复合制备了苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板,并研究了层压板的热降解行为、阻燃性能与力学性能。结果表明:与纯苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板相比,含MWCNT-APP与PEI-APP膨胀阻燃多层膜的层压板热释放速率峰值由106.6 W·g-1降低至53.4 W·g-1和53.0 W·g-1,总热释放量由12.3 kJ·g-1降低至7.6 kJ·g-1和9.0 kJ·g-1,极限氧指数由23.5提高至27.2和27.0,UL94级别由无级别提高至V-0和V-1级,弯曲强度由81 MPa提高至122 MPa和143 MPa,弯曲断裂伸长率由1.2%提高至1.4%和1.7%,拉伸性能也得到了一定的改善。所得结论表明使用MWCNT-APP与PEI-APP膨胀阻燃多层膜可在提高层压板阻燃性能的同时,改善其力学性能。      

阻燃协效剂与膨胀型阻燃剂在木粉/聚丙烯复合材料中的阻燃协效性

采用膨胀型阻燃剂（IFR）分别与蒙脱土（MMT）、硼酸锌（ZB）、MnO2阻燃协效剂复配制备了阻燃型红松木粉/聚丙烯复合材料。借助TG、DTG、DSC热分析技术深入探讨了IFR与阻燃协效剂间的协效性;并利用FTIR、SEM对协效性进行了验证。结果表明：三种阻燃协效剂与IFR间都存在一定的协效性;MMT的加入降低了热分解...     

新型无卤膨胀阻燃聚丙烯的制备及阻燃性能

利用有机杂环磷酸酯1, 2, 3-三(5, 5-二甲基-1, 3-二氧杂环己内磷酸酯基)苯(FR)、聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺(MEL)制备新型无卤三源膨胀阻燃聚丙烯(IFR/PP)材料, 通过极限氧指数(LOI)、水平燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、锥形量热(cone)等方法研究了IFR对聚丙烯阻燃性能影响。结果表明: 当IFR总添加质量分数为30%(FR∶APP∶MEL质量比为4∶8∶3), 阻燃IFR/PP的LOI 达到36.2%, 其热释放速率峰值(pk-HRR)、热释放速率平均值(av-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)、比消光面积平均值(av-SEA)、质量损失速率平均值(av-MLR)及一氧化碳释放率平均值(av-CO)相对未阻燃PP分别降低75.9%、71.7%、76.4%、74.6%、58.3%和50.0%, 300 s时CO释放量接近0, 呈现出良好的阻燃、抑烟和抑毒性能; SEM研究表明, IFR催化PP在燃烧初期形成了致密、坚硬的优质炭层。     

阻燃预警智能涂层的研究进展

随着城市化进展的加快和高层建筑的增加,传统材料阻燃处理手段已无法满足消防安全需求,需要额外引入火灾预警系统.当今主流的商业火灾预警系统与建筑材料分离,往往需要较长时间才能实现预警,无法为火灾的及时扑救和人员撤离提供最佳时间,而实现火灾超早期预警的关键在于将火灾传感器与基体紧密结合.智能涂层是一种人造的、能够对外部刺激有...     

膨胀型饰面防火涂料贮存稳定性和耐水性研究

通过对防火涂料贮存后耐水性差、贮存返粗、增稠、原因研究,发现涂料基料和阻燃剂是产生涂料贮存不稳定的主要原因。采用乳液共混改性基料和微波辐射技术改性膨胀阻燃剂,显著提高了防火涂料的贮存稳定性,耐水性能由12h提高到32h,阻燃时间由23min提高到58min。     

一体化膨胀型防火涂料的热解机理研究

为解决传统防火涂料的装饰性问题,设计并合成了一种一体化膨胀型防火涂料.采用热红联用技术对该防火涂料的热解行为进行了研究,发现其热解过程可以分为4个阶段:第1阶段后期,炭化反应开始;第2阶段不稳定磷酸酯结构的断裂释放出CO2等气体,使熔融炭化物发生初步膨胀;第3阶段气体产物使炭化层进一步膨胀,最后硬化形成多孔炭化层;最终阶段炭化层高温热解.研究发现该防火涂料的热解反应发生顺序符合膨胀防火体系的要求,可以顺利地形成具有多孔结构的炭化层来保护基材.     

Organic/inorganic flame retardants containing phosphorus,nitrogen and silicon: Preparation and their performance on the flame retardancy of epoxy resins as a novel intumescent flame retardant system

This paper presents the preparation of novel organic/inorganic flame retardants containing phosphorus, nitrogen and silicon (organic/inorganic FRs). The organic/inorganic FRs were highly water resistant, as suggested by the water contact angle and water solubility tests. The organic/inorganic FRs were then incorporated into epoxy resins (EP) at different phosphorus/nitrogen ratios and the flame retardancy of EP/FRs composites was characterized. The results showed that synergistic effects on the flame retardancy of EP composites existed between the DOPO-VTS and TGIC-KH. The char residues for EP/FRs composites were increased, and the highest char residues were obtained in air atmosphere (3.8 wt.%) when the DOPO-VTS/TGIC-KH is 4/1. The MCC results also showed that the THR of epoxy resins were also decreased when the DOPO-VTS/TGIC-KH is 4/1, which was in accordance with the highest LOI and UL-94 results. The SEM, FTIR, XPS and TG-FTIR results of pyrolysis products in both condensed and gases phases indicated that the strategy of organic/inorganic FRs combined condensed phase and gases phase flame retardant strategies such as the phosphorus–nitrogen synergism systems, the silicon reinforced effects in the condensed phase and DOPO flame retardant systems in the gases phase, resulting in significant improvements in the flame retardancy of epoxy resins.     

磷钨酸插层ZnAl层状双金属氢氧化物协同膨胀阻燃剂对环氧-聚酰胺树脂的阻燃作用

采用[PW₁₂O₄₀]3?离子柱撑插层共沉淀法合成的ZnAl硝酸根(NO₃-ZnAl)层状双金属氢氧化物(LDHs),制备了PW₁₂O₄₀-ZnAl LDHs,并利用XRD、FTIR、电感耦合等离子体(ICP)、SEM等进行组成和结构的表征。将NO₃-ZnAl LDHs和PW₁₂O₄₀-ZnAl LDHs分别与含聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇的膨胀阻燃剂(IFRs)复合阻燃环氧-聚酰胺树脂(EP-PA),采用TGA、背温实验和锥形量热实验评价不同ZnAl LDHs与IFRs复合阻燃EP-PA的热及烟气的释放规律。TGA结果表明,PW₁₂O₄₀-ZnAl-IFRs/(EP-PA)复合材料的最大降解速率最小,残炭率最高,说明PW₁₂O₄₀-ZnAl LDHs提高了IFRs/(EP-PA)复合材料高温下的抗氧化能力。背温实验表明,相同热辐射强度下,PW₁₂O₄₀-ZnAl-IFRs/(EP-PA)复合材料的背温达到200℃和300℃用时最长,具有最低的背温升温速率,说明PW₁₂O₄₀-ZnAl LDHs使IFRs/(EP-PA)复合材料耐火能力明显增强。从锥形量热实验数据可知,PW₁₂O₄₀-ZnAl-IFRs使PW₁₂O₄₀-ZnAl-IFRs/(EP-PA)复合材料具有最低的热释放速率峰值(PHRR)、平均热释放速率(MHRR)、平均有效燃烧热(MEHC)和总热释放量(THR),其火势增长指数(FGI)仅为IFRs/(EP-PA)复合材料的14.5%,烟释放总量(TSP)比NO₃-ZnAl-IFRs/(EP-PA)复合材料减少了27.6%,比IFRs/(EP-PA)复合材料减少了55.3%。说明PW₁₂O₄₀-ZnAl-IFRs比NO₃-ZnAl-IFRs更能有效地减少EP-PA的热量释放,抑制烟气生成。      

一种基于磷杂菲和三嗪基团的无卤阻燃剂的制备及表征

采用两步法以三聚氯氰、对羟基苯甲醛和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料制备了一种基于磷杂菲和三嗪基团的阻燃剂三-(DOPO-羟甲基苯氧基)-三嗪,简称Trif-DOPO。通过FT-IR、1 H-NMR和31 P-NMR证实了Trif-DOPO的结构。采用DSC和TGA测定了Trif-DOPO的热性能。实验结果表明,Trif-DOPO的玻璃化转变温度为87.7℃,熔点为182.6℃,初始分解温度(Td,1%)约为200℃,700℃时的残炭量为29.9%,具有较好的成炭性。该阻燃剂应用于双酚A缩水甘油醚/4,4’-二氨基-二苯砜环氧树脂体系时,若体系中磷含量达到1.2%,环氧树脂的极限氧指数为36.0%,并达到UL94V-0级,Trif-DOPO赋予了环氧树脂优异的阻燃性能。     

新型含磷阻燃剂BPAODOPE的合成与表征

以10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(ODOPB)和1,2,4-偏苯三甲酸酐酰氯(TMAC)为原料,合成了新型含磷阻燃剂BPAO-DOPE,并通过红外光谱、1 H核磁共振谱对该化合物进行了结构表征。合成BPAODOPE的适宜条件是:氮气保护条件下,n(ODOPB)∶n(TMAC)为1∶3;60mL无水甲苯为溶剂,反应温度为110℃,反应时间为6h,催化剂用量为0.5mL。并通过热重分析研究了BPAODOPE的热稳定性能。