膨胀阻燃剂的分布对PBS/TPU共混物阻燃性能的影响

以聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)为原料组成的膨胀阻燃剂(IFR),以热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为聚合物成炭剂，采用熔融共混法对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行阻燃改性，并考察IFR分布位置对PBS/TPU共混物阻燃性能的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、锥形量热分析、热重分析、流变性能测试和扫描电子显微镜(SEM)等对PBS/TPU/IFR阻燃复合材料进行了测试与表征。结果表明：成炭剂TPU的加入，可显著地提高PBS/IFR共混体系的阻燃性能，如当体系中不含TPU时，IFR含量为20%时，PBS/IFR共混体系的LOI为20.0%,UL 94垂直燃烧等级为无等级；而当体系中加入TPU后，不管IFR分布位置如何，其LOI可达28%左右，UL 94垂直燃烧等级为V-2。在IFR含量为25%时，IFR的分布位置对阻燃性能也有影响，当IFR直接分布于PBS相时，其UL 94垂直燃烧等级为V-0,优于IFR分布于TPU相的V-2级。     

玻纤增强PA6复合材料阻燃性能研究

以氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)、二乙基次膦酸铝(ADP)为阻燃剂,制备了玻纤增强阻燃聚酰胺6(PA6)复合材料。结果表明:以MH和ATH复配做阻燃剂,当m(MH)∶m(ATH)=3∶1(总量72份)时,玻纤增强PA6/MH/ATH复合材料的拉伸强度为100.97MPa,弯曲强度为156.27MPa,极限氧指数可达到31.7%,垂直燃烧测试结果为UL94V-2。通过实验还考察了ADP与其他阻燃剂复配对复合材性能的影响,结果表明:MH与ADP复配协效作用不明显,ATH与ADP复配协效作用明显;以ATH和ADP复配做阻燃剂,当m(ATH)∶m(ADP)=5∶1时,玻纤增强PA6/ATH/ADP复合材料拉伸强度为103.02MPa,弯曲强度为123.49MPa,极限氧指数可达到37%,垂直燃烧测试结果为UL94V-0。热重分析表明,800℃时PA6/MH/ATH复合材料的残炭率可达到45.93%,PA6/ATH/ADP复合材料的残炭率达到43.51%;扫描电子显微镜下观察到复合材料燃烧时出现氧化膜及碳层;PA6/ATH/ADP复合材料通过850℃灼热丝性能测试。     

矿物/IFR复合阻燃剂对UPR阻燃、抑烟性能的影响

将一种矿物与膨胀型阻燃剂(1FR,聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺,APP/PER/Mel)复配,应用于不饱和聚酯树脂(UPR),得到膨胀型阻燃UPR复合材料。通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)、烟密度等级(SDR)、DSC-TG对复合阻燃材料的阻燃、抑烟及热稳定性能进行研究。结果表明,在该膨胀型复合阻燃剂中,矿物与IFR存在明显的协效作用,在矿物:APP:PER:Mel=4:2:1:1(质量比),(复合阻燃剂)=40%的情况下,LOI高达36.4%,阻燃级别为UL94V-0级,SDR为60.84,满足国家对Bl级电器类热固性塑料的使用要求。     

相容剂对阻燃剂/聚丙烯体系热性能及力学性能的影响

选用丙烯酸接枝聚丙烯(PP-g-AA)、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)及N-羟甲基丙烯酰胺接枝聚丙烯(PP-g-NMAM)3种相容剂来改善聚磷酸铵/季戊四醇膨胀型阻燃剂(IFR)与聚丙烯的相容性。力学性能和扫描电镜(SEM)分析结果表明,PP-g-MAH/PP/IFR具有较好的相容性及力学性能,能较好地解决阻燃剂在聚丙烯体系中的团聚现象。氧指数(LOI)和垂直燃烧UL94测试结果表明,相容剂的加入对PP/IFR体系的燃烧性能影响不大,PP-g-MAH效果最佳,加入10%的PP-g-MAH,IFR的含量为30%时,LOI达到32.8%,UL94测试达到V-0级。热分析发现,季戊四醇和聚磷酸铵是通过酯化反应成炭而形成一层保护膜,保护膜起到隔热隔氧的作用而阻燃。     

线性低密度聚乙烯的无卤协同阻燃及抑烟性能表征

在研究了氢氧化铝(ATH)与氢氧化镁(MH)复配阻燃线性低密度聚乙烯(LLDPE)的基础上,重点研究微胶囊红磷(MRP)、MRP和硼酸锌(ZB)复合在LLDPE/ATH/MH中的协同阻燃及抑烟作用。燃烧性能研究表明,MRP在LLDPE/ATH/MH复配体系中有良好的协同阻燃效果;MRP与ZB复合能够更好地发挥协同阻燃作用,复配阻燃剂添加量为93phr时,LLDPE/ATH/MH/MRP/ZB体系的LOI值高达38.1%,最大烟密度(Dm)为53。热失重分析和光电子能谱分析表明,协同阻燃抑烟作用以凝聚相交联成炭为主。     

阻燃ABS复合材料的制备及热分解性能

以阻燃齐聚物(PSPTR)和酚醛树脂(PF)作为膨胀型阻燃剂(IFR)阻燃丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS), 通过极限氧指数(LOI)和水平垂直燃烧(UL-94)测试研究了阻燃PSPTR-PF/ABS体系的阻燃性能。研究表明, 当PSPTR:PF=1:1(质量比), 总质量分数为30%时, 体系的LOI为28.2%, UL-94达V-1级别。采用热重-红外联用(TG-IR)技术探索了阻燃体系的热性能和热分解历程, 发现PSPTR-PF阻燃剂的加入延缓了ABS的热分解, 提高了ABS的热稳定性能。采用SEM、 XRD和Raman光谱分析了燃烧炭层的形貌和结构。结果表明, PF不仅改善了炭层的致密度, 而且完善了炭层的石墨结构, 最终提高了ABS的阻燃性能。     

磷酸锆在膨胀型阻燃聚丙烯中的协同阻燃效果研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/磷酸锆(OZrP)膨胀型阻燃材料,热重分析表明添加OZrP的阻燃体系成炭量有所增加。当PP基体中含有25%膨胀型阻燃剂(IFR)时,复合材料的氧指数为33,垂直燃烧测试为UL-94V-1级别,当保持添加剂总量不变时,添加3%OZrP到PP/IFR体系中,氧指数增加到37,垂直燃烧达到V-0级别。IFR与OZrP间存在协效作用,合适的添加比例有利于提高复合材料的阻燃性能。     

阻燃ABS复合材料的制备及热分解性能

以阻燃齐聚物(PSPTR)和酚醛树脂(PF)作为膨胀型阻燃剂(IFR)阻燃丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),通过极限氧指数(LOI)和水平垂直燃烧(UL-94)测试研究了阻燃PSPTR-PF/ABS体系的阻燃性能.研究表明,当PSPTR:PF=1∶1(质量比),总质量分数为30％时,体系的LOI为28.2％,UL-94达V-1级别.采用热重-红外联用(TG-IR)技术探索了阻燃体系的热性能和热分解历程,发现PSPTR-PF阻燃剂的加入延缓了ABS的热分解,提高了ABS的热稳定性能.采用SEM、XRD和Raman光谱分析了燃烧炭层的形貌和结构.结果表明,PF不仅改善了炭层的致密度,而且完善了炭层的石墨结构,最终提高了ABS的阻燃性能.     

镁铝复配无卤阻燃剂对EVA/LDPE性能影响研究

以氢氧化镁(MH)和氢氧化铝(ATH)为无卤基材,结合硼酸锌、红磷和硅酮复配制备无卤阻燃剂。将阻燃剂进行改性后与EVA/LDPE共混制备新型无卤阻燃材料。通过正交试验法,研究不同配方无卤阻燃剂对材料的拉伸性能和阻燃性能的影响,进而获得最佳的复配阻燃剂配方。结果表明,在ATH和MH总量为60份的情况下,当MH∶ATH为5∶1,硼酸锌加入量20份,红磷加入量4份,硅酮用量为3份时,复配后无卤阻燃剂对EVA/LDPE的阻燃性能满足垂直燃烧等级UL-94V-0级,机械性能也较好。     

无卤阻燃剂的复配对EVA保温材料阻燃性能的影响

在弹性乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)发泡体系中,添加氢氧化镁(MH)、氢氧化铝(ATH)、红磷3种无卤阻燃剂,研究它们对体系阻燃性能的影响。结果表明,MH、ATH和红磷单独添加均可以不同程度改善EVA发泡体系的阻燃性,但仍较差。MH、ATH和红磷3种阻燃剂复配添加可以大大提高EVA发泡体系的阻燃性能。当MH和ATH添加量分别为32.1%和10.7%,红磷的添加量为5%时,阻燃性能最好,制备的无卤阻燃保温材料的导热系数为0.079W/(m·K),极限氧指数值(LOI)为34.5%,垂直燃烧性能为V-0级,水平燃烧性能为HB级,满足防火材料B1级的要求,同时解决了保温发泡材料的脆性问题。     

含磷双环戊二烯酚醛固化剂的合成及固化环氧树脂的性能

合成了一种含磷酚醛型环氧树脂固化剂DCPD-DOPO,通过红外光谱和核磁共振谱对其化学结构进行了表征,采用凝胶渗透色谱测量了其相对分子质量。以DCPD-DOPO、苯酚型酚醛树脂(PF8020)或其复合物为固化剂,双酚A环氧树脂(DGEBA)为基料,制备了不同磷含量的阻燃环氧树脂。通过热重分析、差示扫描量热分析研究了环氧树脂固化物的热性能和阻燃性能;通过极限氧指数(LOI),垂直燃烧实验和锥形量热法研究了固化后环氧树脂固化物的燃烧特性。结果表明,DCPD-DOPO固化的环氧树脂的LOI可达31.6%,垂直燃烧性能达到UL94 V-0级,玻璃化转变温度(T_g)为133℃。采用DCPD-DOPO与PF8020复合物固化的环氧树脂的T_g提高到138℃以上,LOI值略有降低,但仍能通过UL 94V-0测试。DCPD-DOPO与PF8020添加DCPD-DOPO后,复合固化的环氧树脂的热释放速率峰值及总释热量较PF8020固化的环氧树脂大幅度降低。此外,还用Kissinger法对环氧树脂固化反应动力学进行了研究。     

新型磷系阻燃剂四苯基双酚A二磷酸酯阻燃ABS的应用研究

利用自制的四苯基双酚A二磷酸酯(BDP)及其复配体系制备了阻燃ABS,研究了阻燃ABS的物理机械性能、氧指数(LOI)和垂直燃烧测试性能(UL94)、材料的阻燃性能和烟气释放。试验结果显示:酚醛树脂(NP)的加入可提高BDP阻燃体系的成炭效果,采用BDP/NP=20%/5%的体系阻燃ABS,材料的冲击性能下降了12.00%,LOI达到29.50%,UL94阻燃性能达到V-0级,av-HRR和pkHRR分别下降了46.40%和40.45%,TTI延长30 s,FGI下降了50.75%,6 min内的SEA上升了31.30%,600℃时成炭率为7.19%;采用BDP/NP/APP=20%/5%/5%时,材料的冲击性能降幅为36.00%,LOI最大可达30.10%,UL94阻燃性能为V-0级,av-HRR和pkHRR最大分别下降50.11%和55.58%,TTI延长35 s,FGI最大降幅为64.32%,6 min内的SEA升幅为20.52%,600℃时成炭率为11.15%;采用BDP/NP/纳米SiO2=20%/5%/7%时,材料的冲击性能上升了20.00%,LOI达到31.20%,UL94阻燃性能达到V-0级,av-HRR和pkHRR分别下降了49.45%和58.09%,TTI延长45 s,FGI降幅为68.34%,6 min内av-SEA升幅为13.00%,600℃时成炭率为16.37%,阻燃ABS的综合性能最好。     

硼-氮阻燃剂与氢氧化镁协同阻燃环氧树脂

将硼-氮阻燃剂2,4,6-三(4-硼酸-2-噻吩)-1,3,5-三嗪(3TT-3BA)与Mg(OH)_2进行复配,然后将其添加到环氧树脂(EP)中,通过热重分析、锥形量热、极限氧指数、垂直燃烧等测试方法,研究了3TT-BA/Mg(OH)_2复配体系对EP的阻燃性能。研究发现,3TT-3BA与Mg(OH)_2具有协同阻燃作用,添加10%3TT-3BA/10%Mg(OH)_2到EP中,其极限氧指数达到了32.5%,垂直燃烧达到了UL94 V-0等级。同时,3TT-BA/Mg(OH)_2复配体系还能有效减小EP热释放速率、热释放总量和生烟总量。通过扫描电镜等手段探讨了3TT-BA/Mg(OH)_2复配体系的阻燃机理。     

无卤磷系阻燃环氧树脂的制备及阻燃性能

以无卤磷系阻燃剂双酚A-双(5,5-二溴甲基-1,3-二氧杂己内磷酸酯)(FR)制备了阻燃环氧树脂(EP)复合材料,并测定了阻燃EP的阻燃性能。由锥形量热仪(CONE)测定的释热速率(HRR)、释热总量(THR)、质量损失速率(MLR)、生烟量(TSP)及有毒气体释放量等阻燃参数表明,当复合材料中FR含量为20%时,阻燃EP与纯EP相比,HRR,THR,MLR及SEA分别降低了70.9%,49.6%,90.8%及59.4%,呈现出良好的阻燃效果和抑烟性能;扫描电子显微镜(SEM)观测发现,经FR阻燃的EP在燃烧时形成了由封闭孔洞构成的均匀闭孔炭层。     

氢氧化铝包覆改性聚磷酸铵及其在阻燃聚丙烯中的应用研究

针对聚磷酸铵(APP)有一定的水溶解性和阻燃效率不高等问题, 提出了采用氢氧化铝(ATH)包覆改性APP的方法。X射线荧光光谱(XRF)和扫描电镜(SEM)分析结果显示, 在APP颗粒表面实现了ATH的包覆改性。测试表明, ATH包覆改性后的APP溶解度明显下降, 比表面大幅增加。将改性后的APP与双季戊四醇(DPER)复配, 作为膨胀阻燃剂添加到PP中, 阻燃PP的燃烧性能测试结果表明: 阻燃剂总添加量为25%时, 包覆ATH的APP使阻燃PP 3.2 mm样条的垂直燃烧级别从V-1提高到V-0, 氧指数(LOI)从26.6%增加到31.8%, 热释放速率峰值(PHRR)从475 kW/m²下降至308 kW/m², 下降了约35%。对阻燃PP的燃烧残炭研究说明, APP经ATH包覆改性后, 促进了阻燃PP在燃烧时形成更加完整均匀的炭层, 因而改善了阻燃性能。     

增容剂EVA-g-MAH对乙烯-醋酸乙烯共聚物/聚酰胺6阻燃合金性能的影响

采用熔融共混法,以聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)为原料组成的膨胀阻燃剂(IFR),制备了乙烯-醋酸乙烯共聚物/聚酰胺6/IFR(EVA/PA6/IFR)阻燃复合材料,并研究了增容剂EVA-g-MAH对EVA/PA6阻燃合金阻燃性和力学性能的影响。通过极限氧指数、垂直燃烧、熔融指数、力学性能、热重分析和扫描电子显微镜等手段对EVA/PA6阻燃合金进行了性能测试与表征。结果表明:随着EVA-g-MAH用量的增加,EVA/PA6阻燃合金的极限氧指数稍有降低,但当EVA-g-MAH质量分数为10%时,垂直燃烧可达UL 94V-0级;拉伸强度和断裂伸长率随着增容剂含量的增加而逐渐升高。热重分析结果表明,增容剂可提高EVA/PA6阻燃合金的热稳定性。     

双环笼状磷酸酯类膨胀阻燃聚丙烯的研究

以笔者自行合成的两种双环笼状磷酸酯Trimer和PEPA(其结构见正文)为基的膨胀型阻燃剂阻燃PP，测定了阻燃PP的加，和UL-94阻燃性能，并利用锥形量热仪(CONE)测试了其释热速率(HRR)、总释热量(THR)、质量损失速率(MLR)、生烟量及有毒气体释放量等多种燃烧参数。阻燃PP与纯PP相比，HRR、THR及MLR分别降低约70％、60％及50％。     

三聚氰胺磷酸盐和季戊四醇在EVA中的阻燃研究

研究了三聚氰胺磷酸盐(M P)和季戊四醇(PER)作为膨胀型阻燃剂(IFR)在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)中的阻燃作用。采用氧指数法和垂直燃烧法研究了M P和PER不同配比对EVA阻燃效果的影响。实验结果表明,M P和PER的配比不同对体系的阻燃有很大影响。在M P和PER总添加量为50%时,M P/PER质量比为2∶1时显示出最好的阻燃效果,阻燃EVA体系氧指数最高,垂直燃烧达到V-0级。采用热分析研究了膨胀型阻燃EVA体系的热分解特性,以及采用激光拉曼光谱等手段对材料燃烧后形成的膨胀炭层进行了表征。     

阻燃苎麻/酚醛树脂复合材料的制备及性能

采用磷酸酯类和氮磷类两种不同类型的阻燃剂处理苎麻织物, 并与酚醛树脂复合制备苎麻/酚醛树脂层压板, 发现氮磷类阻燃剂能够更好地提高酚醛层压板的阻燃性能。氮磷类阻燃剂处理苎麻织物后使层压板的极限氧 指数由25.2%提高到39.1%, 并达到垂直燃烧试验UL94的V0级, 而磷酸酯类处理只能使极限氧指数提高到27.8%。锥形量热试验发现氮磷类的阻燃剂处理后使层压板的残炭量增加, 点燃时间大幅度延长, 而峰值热释放速率和平均烟密度则显著降低。同时, 阻燃剂处理苎麻织物时, 对麻纤维结构的破坏很小, 因此对材料力学性能影响很小。