PP/LGF复合材料的膨胀性阻燃与协效阻燃性能

采用膨胀型阻燃剂(IFR)及协效剂海泡石(SP)对长玻璃纤维增强聚丙烯(PP/LGF)复合材料进行阻燃,通过双螺杆挤出机制备了PP/LGF母粒,IFR母粒和SP母粒,然后将这3种母粒通过注塑机制备了PP/LGF/IFR/SP复合材料,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试、锥形量热仪、热重分析、扫描电子显微镜、力学性能测试等表征PP/LGF各阻燃复合体系的性能。结果表明,当IFR质量分数为22%时,PP/LGF/IFR阻燃复合材料的LOI为28.8%,且垂直燃烧等级达到V–0级;锥形量热仪测试结果表明加入IFR及SP后阻燃复合体系的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;SP质量分数为1%,IFR质量分数为21%的PP/LGF/IFR/SP阻燃复合材料LOI为29.6%,垂直燃烧等级达到V–0级,热释放速率峰值和总热释放量得到有效降低,热稳定性最好,且燃烧时产生致密的炭层覆盖于玻璃纤维表面,同时加入1%SP后复合材料的力学性能下降幅度相对较小。     

无卤膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯性能研究*

利用无卤膨胀阻燃剂(IFR)阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)复合材料,研究IFR的添加量对复合材料阻燃性能、热稳定性能、燃烧性能和力学性能的影响。结果表明,加入IFR使复合材料燃烧后生成了具有阻燃作用的炭层,显著提高了复合材料的阻燃性能。随IFR添加量的增加,复合材料的极限氧指数(LOI)逐渐提高,热释放速率峰值及其平均值、总热释放速率和生烟速率逐渐降低,力学性能略有下降。当IFR质量分数为20%时,复合材料的LOI和垂直燃烧等级分别达到了24.4%和UL 94 V-0级。     

磷酸硼协效膨胀型阻燃剂对聚丙烯阻燃性能的研究

在膨胀型阻燃剂（IFR）中添加不同比例的协效剂磷酸硼（BP）制备复合阻燃剂,将复合阻燃剂加入聚丙烯（PP）中,制备阻燃PP复合材料。通过垂直燃烧、极限氧指数测试、锥形量热测试、热重分析和力学性能测试对PP复合材料进行表征。结果表明：BP对IFR具有显著的协同阻燃效果。当添加2%BP和13%IFR时,PP/IFR/BP复合材料（样品4#）阻燃性能最佳,燃烧等级达到V-0,极限氧指数达到30.8%。样品4#的热释放速率峰值、平均热释放速率、总产烟量和总释放热与加入15%IFR的阻燃PP相比,分别降低19.51%、4.40%、34.00%和6.87%,700℃时样品4#的质量保留率增加50%。燃烧过程中,PP/IFR/BP复合材料的硼元素在凝聚相中催化IFR交联成炭,较未添加BP的复合材料,PP/IFR/BP炭层膨胀程度更高且更致密。BP协效剂的添加降低了阻燃剂的添加量,明显提升复合材料的力学性能。     

KH550改性PEPA对PP/IFR体系阻燃、耐水和力学性能的影响

利用硅烷偶联剂KH550对季戊四醇磷酸酯(PEPA)进行表面改性,得到Si-PEPA,将其与三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR)对聚丙烯(PP)进行阻燃改性。研究了KH550改性PEPA对PP/IFR体系阻燃、耐水和力学性能的影响。利用极限氧指数(LOI)仪、垂直燃烧(UL94)仪、锥形量热(CONE)仪对阻燃PP的燃烧性能进行测试,结果表明,当IFR的添加量为20%时,PP/MPP/Si-PEPA体系可以达到UL94 V-0级,氧指数达到32.5%,最大热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)都较PP/MPP/PEPA体系有明显降低。热重分析(TGA)显示,经KH550处理后,PP/IFR材料的热稳定性显著提高。经70℃热水浸泡72 h后,PP/MPP/Si-PEPA材料仍然可以通过UL94 V-1级。同时,KH550对PEPA的表面处理也提高了PP/IFR材料的力学强度。     

OMMT对LGFPP/IFR阻燃性能、燃烧性能及力学性能的影响

采用熔融共混技术制备了长玻璃纤维增强聚丙烯/膨胀阻燃剂/有机蒙脱土(LGFPP/IFR/OMMT)复合材料。利用极限氧指数(LOI)、锥形量热仪(CONE)以及万能力学试验机,表征了LGFPP/IFR/OMMT复合材料的阻燃性能、燃烧性能以及力学性能。氧指数测试结果表明,OMMT使LGFPP/IFR体系的氧指数提高。当添加2%OMMT时,LGFPP/IFR/OMMT复合材料的氧指数提高至24.2%。锥形量热仪测试结果表明,LGFPP/IFR体系的热释放速率峰值(PHRR)、烟雾生产率(THR)及引燃时间(TTI)均由于添加OMMT而大幅度降低。力学性能测试结果表明,LGFPP/IFR体系的拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击强度因OMMT的添加,分别提高了8.15%、9.04%和24%,使LGFPP/IFR体系中由于IFR引起LGFPP力学性能降低的弊端得到了明显改善。     

一种三聚氰胺多膦酸盐阻燃剂在聚丙烯中的应用研究

将自制的三聚氰胺羟基亚乙基二膦酸盐(MHEDP)与聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺磷酸盐(MP)、聚丙烯(PP)按一定比例制成阻燃聚丙烯,采用极限氧指数测试(LOI)、垂直燃烧测试、热失重分析(TGA)、锥形量热(CONE)、力学性能测试等方法,研究了MHEDP及其复配体系对PP阻燃性能及力学性能的影响。研究表明,当添加12%MHEDP、12%APP、6%MP时,可使PP达到UL94 V-0级(3.2 mm),极限氧指数达到35%,同时保持较好的机械性能。锥形量热测试结果表明,阻燃PP与纯PP相比,热释放速率(HRR)和烟释放速率(SPR)显著下降,说明该阻燃体系能有效控制燃烧过程热量及烟气的释放。     

自然老化对膨胀阻燃LGFPP复合材料燃烧性能的影响

通过熔融共混法制备出膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP/IFR)复合材料,利用极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧测试、锥形量热分析等表征手段研究了户外自然条件下,不同自然老化时间对LGFPP/IFR复合材料燃烧性能的影响。结果显示,在LGFPP/IFR复合材料的自然老化过程中,PP基体及IFR会发生降解,导致长时间老化后试样的燃烧性能下降,但在老化初期阻燃剂的迁移效应依然占主导地位。当老化时间为6个月时,试样的LOI达到最大值,为28.2%,其热释放速率峰值、总热释放量以及生烟速率均为最小值,表明复合体系的阻燃性能有所提高。扫描电子显微镜测试结果表明,试样燃烧后形成炭层的致密性是影响复合体系燃烧性能的关键因素。     

PP复合材料的制备及其阻燃性能研究

将碳微球(CMSs)及聚磷酸铵(APP)添加至聚丙烯(PP)中,制备了PP复合材料。采用极限氧指数(LOI)、热重分析仪(TGA)、锥形量热仪(CONE)及电子万能试验机(EUT)等表征手段对PP复合材料的阻燃性能、热稳定性能以及力学性能进行了测试分析,考察了APP与CMSs的质量比以及添加量对PP阻燃体系性能的影响。结果表明:在APP与CMSs质量比为4:1,总添加量为30%时,PP/CMSs/APP复合材料的LOI为28.7%,较纯PP提高了59.4%;火灾性能指数(FPI)值较纯PP提高了约5倍;热释放速率峰值(PHRR)、总热释放量(THR)、平均热释放速率(MHRR)和平均有效燃烧热(MEHC)分别较纯PP降低了31.11%、14.2%、24.5%和32.1%;火灾蔓延指数(FGI)值较纯PP降低了55.3%,且复合材料的热稳定性有所提高,成炭能力显著提升,PP的阻燃性能得到明显改善。     

磷钨酸在膨胀阻燃聚乳酸中的协效作用研究

利用磷钨酸(PWA)与膨胀阻燃剂(IFR)复配得到复合阻燃剂,并与聚乳酸(PLA)熔融共混制备阻燃复合材料PLA/IFR/PWA。通过氧指数测试(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、扫描电子显微镜(SEM)、锥形量热测试(CONE)和热失重分析(TGA)对该复合材料的阻燃性能和热稳定性能进行研究。结果表明:PLA/IFR/PWA复合材料表现出优异的阻燃效果和明显的抑烟作用。当添加总质量分数为20%(IFR为18%,PWA为2%)时,复合材料的LOI达到41.7%,UL-94等级为V-0等级,高温残炭量显著提高,燃烧过程中烟释放量明显降低。     

热氧老化对无卤膨胀阻燃PP/LGF复合材料性能的影响

用熔融共混法制备了膨胀阻燃剂填充长玻纤增强聚丙烯(PP/LGF)复合材料,并采用热烘箱老化法,研究了140℃条件下不同热氧老化时间对复合材料热氧老化性能的影响。通过热分析、锥形量热、极限氧指数、垂直燃烧测试对其热解和燃烧性能进行了研究。结果表明,随着老化时间的延长,PP/LGF复合材料的极限氧指数值明显提高,且垂直燃烧等级基本保持不变;并且复合材料的热释放速率峰值、热释放速率平均值和总热释放速率值不断增大。热氧老化对PP/LGF复合材料的最大热失重速率所对应的温度无太大影响,但却显著降低了复合材料的起始分解温度。     

不同含量膨胀性阻燃剂对长玻璃纤维增强PBT复合材料性能的影响

以长玻璃纤维(LGF)/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)复合材料为基体,加入膨胀性阻燃剂(IFR),研究了不同含量的IFR对LGF/PBT复合材料的燃烧性能、结晶性能及流变性能的影响。通过垂直燃烧(UL 94)和极限氧指数(LOI)测试得出,在IFR的含量为10%时,LGF/PBT/IFR复合材料通过UL94V-0级且LOI为28.2%;通过差示扫描量热仪、平板流变仪和傅里叶红外光谱分析得出,IFR与基体在熔融挤出后部分发生化学反应,引入极性基团,致使基体分子链运动困难,从而表现出复合材料的结晶度下降,储存模量增大,复合黏度增大,最终影响到复合材料的力学性能。     

焦磷酸哌嗪协同次磷酸铝阻燃聚丙烯复合材料性能

为提高聚丙烯(PP)的阻燃性能,以焦磷酸哌嗪(PAPP)和次磷酸铝(AHP)为原料,通过熔融挤出的方式制备了不同质量比的PP复合材料,采用极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、热重分析(TG-DTG)、锥形量热(CONE)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对PP复合材料热稳定性及阻燃抑烟性能进行分析,研究PAPP和AHP不同配比对阻燃性能的影响。结果表明,PAPP和AHP膨胀阻燃剂的加入大幅提升了PP复合材料的阻燃抑烟性能,当PAPP和AHP质量比为4∶1,总添加量为25%时,PP复合材料LOI达到31.5%,通过UL94垂直燃烧V-0级,800℃残炭率为23.16%,说明PAPP和AHP两者发挥了较好的协同阻燃作用。此外,其热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP)都得到大幅降低,SEM结果表明阻燃成分在PP复合材料表面形成了连续、致密的膨胀炭层,提升了材料的阻燃和抑烟性能。     

阻燃LGFPP的阻燃性能研究

将有机蒙脱土(OMMT)和水滑石(LDH)分别与膨胀阻燃剂(IFR)构成阻燃体系,对长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)复合材料进行阻燃改性,通过极限氧指数(LOI)和锥形量热仪(CONE)测试,对比研究了两种体系阻燃LGFPP的阻燃性能及阻燃机理。结果表明:当OMMT质量分数为2%时,复合材料的LOI达到最大值24.2%,且垂直燃烧达到了UL-94 V-0级;当LDH质量分数为1%时,LOI达到最大值23.3%,而垂直燃烧等级仍为V-1级。以炭层阻隔的IFR/OMMT体系比以稀释阻燃的IFR/LDH体系更加有效地改善LGFPP的阻燃性能。     

竹炭增强膨胀阻燃聚乳酸的制备及其热降解行为研究

将竹炭(BPC)与膨胀阻燃剂(IFR)复配得到协效增强膨胀阻燃体系(BPC/IFR)添加到聚乳酸(PLA)中,加工成阻燃改性PLA材料,并测试了材料的阻燃性能、热降解行为和燃烧行为。实验结果表明,PLA/10%IFR/5%BPC体系可通过UL 94V-0级测试,极限氧指数(LOI)值为31.6%。N_2气氛下,800℃时PLA/IFR/BPC体系残炭率增大了8.5%。锥形量热(CONE)实验结果表明,PLA/IFR/BPC的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)都明显降低,THR值由91.4 MJ/m~2降至60.1 MJ/m~2。     

CFA/APP协同阻燃动态硫化热塑性弹性体的制备及其性能

将新型无羟基低聚三嗪衍生物(CFA)作为成炭剂与聚磷酸铵(APP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR),并研究了不同含量和比例的IFR对动态硫化热塑性弹性体(TPV)阻燃性能、热稳定性能、流变性能和力学性能的影响。结果表明:IFR对TPV有良好的阻燃作用,当IFR(CFA与APP质量比1∶3)质量分数为40%时,TPV/IFR复合材料具有最佳的阻燃性能,极限氧指数为26.4%,且垂直燃烧测试等级为V-0级;TPV/IFR复合材料的热释放速率峰值与总热释放量均大幅降低;IFR能促使TPV/IFR复合材料形成更多的残炭,积分程序分解温度和表观活化能明显增加,材料的热稳定性显著提高;TPV/IFR复合材料虽然加工性能略有降低,但具有优异的力学性能,能满足加工使用要求。     

IFR/可膨胀石墨及协效剂氧化锌对PP阻燃性能影响的研究

制备了聚丙烯(PP)/有机膨胀型阻燃体系(IFR)、PP/IFR/可膨胀石墨(EG)和PP/IFR/可膨胀石墨(EG)/协效剂氧化锌(ZnO)三种体系,通过力学性能、氧指数(LOI)、垂直燃烧测试及热重分析(TG),探讨了复配膨胀型阻燃体系IFR/EG与协效阻燃剂ZnO之间的协同效应。结果表明,当IFR/EG/ZnO质量比为9.25/9.25/1.5时,阻燃PP的LOI值达到最高,同时阻燃PP的力学性能比不含ZnO的PP有所提高。TG结果表明,ZnO的加入使阻燃PP的热稳定性得到提高,形成了更稳定的保护层,从而提高了PP的阻燃效果。     

有机化坡缕石黏土-膨胀型阻燃聚丙烯复合材料的制备及性能

制备了优异阻燃性能(LOI36%)兼具良好力学性能的膨胀型阻燃聚丙烯复合材料OPGS/PA-APP/PP。将有机化坡缕石黏土引入到哌嗪-多聚磷酸铵(PA-APP)膨胀型阻燃(IFR)聚丙烯(PP)复合材料中,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、通用电子万能试验机研究了有机化坡缕石黏土添加量对PA-APP阻燃聚丙烯复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,添加质量分数为2%的有机化坡缕石黏土提高了该复合材料的阻燃性能和力学性能。此外,所制备样品经垂直燃烧测试可达到阻燃V-0级别。实验证明,有机化坡缕石黏土在膨胀型阻燃聚丙烯复合材料中具有明显的协效阻燃作用。     

空心玻璃微珠对膨胀阻燃聚丙烯材料的阻燃协效研究

采用三嗪成炭剂(CFA)和聚磷酸铵(APP)制备膨胀阻燃剂(IFR),将空心玻璃微珠(HGM)加入IFR进行协效阻燃,探讨HGM对PP/IFR/HGM的氧指数、垂直燃烧、热降解行为、炭层形貌的影响。结果表明:PP/IFR/HGM(5%)复合材料的LOI为32.6%,1.6 mm样条垂直燃烧通过V-0级。PP/IFR/HGM(5%)最大热失重温度为494.3℃,800℃残炭率为9.5%,与纯PP相比,热分解速率降低,热稳定性提高,残炭量增多。HGM的加入使复合材料的阻燃性能明显提高,PP/IFR/HGM(5%)热释放速率峰值为183 kW/m2,总热释放量为3 456.2 MJ/m2。空心玻璃微珠使PP/IFR/HGM(5%)复合材料的炭层更致密。     

焦磷酸哌嗪/MCA对聚丙烯的阻燃作用

通过垂直燃烧试验、极限氧指数(LOI)测定和锥形量热分析,对焦磷酸哌嗪(DPP)与三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)复合而成的膨胀型阻燃剂(IFR)阻燃聚丙烯(PP)进行了研究。结果表明:当m(MCA):m(DPP)为1.0∶2.5,IFR质量分数为26%时,PP的LOI为34.2%,垂直燃烧试验可通过V-0级;与PP相比,阻燃PP的热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)分别降低了91.34%,31.42%。该IFR对PP的阻燃机理与聚磷酸铵基IFR的类似,主要是通过凝聚相阻燃。     

PP/IFR/水滑石阻燃复合材料的研究

通过极限氧指数(LOI)测定、垂直燃烧试验和锥型量热分析,研究了结晶性聚磷酸铵(APP)和三嗪成炭剂组成的膨胀型阻燃剂(IFR)对聚丙烯(PP)的阻燃作用,并考察了复合水滑石和对IFR的表面处理对阻燃PP的阻燃性能、热稳定性和力学性能的影响。结果表明:该IFR对PP具有良好的阻燃作用,当APP与三嗪成炭的质量比为3∶1,IFR质量分数为20%时,阻燃PP的LOI就达28.0%,阻燃等级达V-0,复合少量水滑石并对IFR进行表面处理不影响复合材料阻燃性能,但改善了阻燃PP的热稳定性和力学性能。