剑麻纤维素微晶(壳聚糖/聚对苯乙烯磺酸钠)层层自组装及其复合材料的热性能和阻燃性能

采用层层自组装法,在剑麻纤维素微晶(SFCM)表面交替吸附壳聚糖(CH)和聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)构筑CH/PSS阻燃涂层,采用Zeta电位、热重分析、场发射扫描电镜、垂直燃烧测试和燃烧量热等手段对复合材料的结构和性能进行表征。结果表明,CH/PSS涂层已经成功包覆在SFCM表面;随着吸附CH/PSS层数增加,复合材料的初始分解温度由302℃降低至237℃,残炭率由4.76%提高至27.34%;与纯SFCM相比,SFCM(CH/PSS)5点燃时间延长了1倍,残炭率提高到35.3%,最大热释放速率峰值(pkHRR)和热释放总量(Total HR)分别减少了87%和51.6%,说明构筑的自组装涂层明显提高了SFCM的阻燃性能。     

(壳聚糖-聚磷酸铵)/剑麻纤维素微晶层层自组装复合材料的热性能和阻燃性能

采用层层自组装法（LBL）,在剑麻纤维素微晶（SFCM）表面交替吸附壳聚糖（CH）和聚磷酸铵（APP）构筑CH-APP阻燃涂层,成功制备（CH-APP）_n/SFCM阻燃复合材料。通过Zeta电位分析仪、FTIR、TGA、POM、垂直燃烧法（VFT）、SEM手段对复合材料的结构和性能进行表征。FTIR、Zeta电位结果表明,CH和APP在SFCM表面电位正负交替变化,CH-APP涂层成功包覆在SFCM表面; POM和SEM结果显示,组装后（CH-APP）_n/SFCM复合材料表面变得粗糙,其表面包覆了一层较厚涂层; TGA结果表明,随着吸附CH-APP组装层数的增加,（CH-APP）_n/SFCM复合材料的初始分解温度（T_5%）由279.4℃降低至243.1℃,残炭率由11.24%提高至32.06%; VFT测试结果表明,随着组装层数的增加,（CH-APP）_n/SFCM复合材料阻燃性能明显提高,组装10层的（CH-APP）₁₀/SFCM复合材料甚至可以达到离火自熄的程度。      

微晶纤维素的表面改性对己内酰胺聚合的复合材料性能的影响

利用2,4-甲苯异氰酸酯(TDI)对微晶纤维素(MCC)进行改性,将改性前后的纤维素(MCC和TMCC)分散到己内酰胺(CL)中并利用CL阴离子开环聚合制备得到MCC/PA6和TMCC/PA6复合材料,研究TDI对MCC表面改性对复合材料的影响。扫描电子显微镜和傅立叶红外光谱结果表明TDI和MCC表面发生了接枝反应。比较复合材料中CL的转化率,发现TMCC/PA6复合材料中CL的转化率比MCC/PA6复合材料中CL的转化率高;测试复合材料中PA6和纯PA6的分子量,结果表明TMCC/PA6复合材料中PA6的分子量明显高于MCC/PA6复合材料中PA6的分子量;测试MCC、TMCC含量为1%(质量分数)的复合材料与纯PA6在250℃的剪切粘度,发现复合材料在250℃下剪切粘度在低频下均比PA6高,且前者最高,高频时两者趋向一致。     

苯基膦酸铈与十溴二苯醚阻燃玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料

通过熔融共混方法制备苯基膦酸铈（CeHPP）与十溴二苯醚（DBDPO）复配阻燃玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯（GF/PET）复合材料。采用热失重分析（TGA）测试研究了DBDPO-CeHPP对GF/PET复合材料热稳定性的影响。同时利用垂直燃烧（UL-94）、极限氧指数（LOI）及微型锥形量热（MCC）测试表征DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料的阻燃性能。使用SEM对DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料的残炭表面形貌进行观察分析。结果表明,DBDPO与CeHPP复配后对DBDPO-CeHPP-GF/PET体系的热性能和阻燃性能都有很大的影响。其中,GF/PET复合材料与DBDPO和CeHPP质量比为91:6:3时,DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料的LOI高达29.5%,可以通过UL-94 V-0级。在MCC测试中,与纯GF/PET复合材料相比,该配比的DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料总热释放（THR）、热释放速率峰值（PHRR）及热熔（HRC）分别下降了10.2%、13.1%和12.8%。结合残炭形貌的测试结果,对DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料的阻燃机制进行了适当的解释分析。      

碳纳米管包裹聚磷酸铵协同Mg(OH)2构筑乙烯-醋酸乙烯酯共聚物复合材料及其火安全性能

本文采用微胶囊法制备了具有多层次结构的碳纳米管包裹聚磷酸铵(APP@CNT)阻燃剂,在此基础上与Mg(OH)₂复配,采用纳米复合技术制备了火安全的电线电缆用阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)复合材料(APP@CNT/EVA-Mg(OH)₂)。采用SEM、TGA、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、微型锥形量热仪(MCC),电子万能拉伸机和高阻计对阻燃EVA复合材料的结构与性能进行系统研究。结果表明,APP@CNT/EVA-Mg(OH)₂的残炭率从2.4%上升至43.9%,氧指数高达38%,垂直燃烧达到UL-94 V-0级,热释放峰值(PHRR)比纯EVA下降了57.85%,总热释放(THR)下降了57.80%,屈服强度提高了408%,复合材料体积电阻率仍高达3.9×10¹⁵Ω·cm。以上数据表明多层次结构APP@CNT协同Mg(OH)₂阻燃EVA复合材料(APP@CNT/EVA-Mg(OH)₂)具有良好的火安全性能。     

含磷本质阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的制备及性能

以苯基膦酰二氯(BPOD)和乙二醇(EG)为原料合成含磷长链二元醇(P-polyol),用于制备含磷本质阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF),研究了P-polyol对聚氨酯泡沫塑料性能的影响。结果表明,使用P-polyol制备的聚氨酯泡沫,含磷量为1.82%时,极限氧指数达到24.7%;微型燃烧量热仪(MCC)测试显示,燃烧过程的热释放容量、总热释放量和热释放峰值均有所下降。热重分析(TGA)结果显示,在氮气中热分解后700℃的残炭量为22.6%,在空气中热氧化分解后700℃的残炭量为17.0%,较纯RPUF均提高了1倍以上。阻燃后聚氨酯泡沫的压缩强度比空白组提高了130%,并保持了原有的冲击强度,这一优点是众多添加型阻燃剂难以实现的。     

剑麻纤维素微晶/酚醛树脂复合材料的力学性能和摩擦性能

采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)对自行制备的剑麻纤维素微晶(SFCM)进行表面改性,采用双螺杆挤出机对SFCM与酚醛树脂(PF)进行熔融共混,采用模压成型方法制备SFCM/PF复合材料。研究不同SFCM含量的SFCM/PF复合材料的力学、摩擦学性能,并采用扫描电镜(SEM)观察磨损面的形貌。结果表明,SFCM的加入能有效提高复合材料的力学性能和摩擦性能,当SFCM含量为6%时,复合材料的冲击强度提高了55.56%,SFCM含量为4%时,复合材料的弯曲强度提高了31.37%;SEM观察发现,改性后的SFCM为微纤维形态,径向尺寸为10μm;热重分析表明,改性SFCM初始分解温度比剑麻纤维提高了60℃。     

笼形八乙烯基硅倍半氧烷／ABS复合材料的热性能和阻燃性

通过螺杆挤出成型法制备了笼形八乙烯基硅倍半氧烷(OVP)/ABS复合材料,采用TGA、氧指数仪和锥形量热仪研究OVP的加入对复合材料热性能和阻燃性能的影响。研究结果表明,在添加引发剂(DCP)的条件下,当乙烯基OVP含量为6.25%时,复合材料的初始分解温度由纯ABS的174℃上升到209℃;氧指数由纯ABS的17.8%上升到的21.4%;热释放速率峰值降为529 kW/m2,比纯ABS降低了近30%。采用SEM对燃烧过后的残炭进行了分析,并探讨了其阻燃机理。     

聚碳硅烷改性氢氧化镁对PP复合材料阻燃性能的影响

采用聚碳硅烷(PCS)改性氢氧化镁(MH)作为无卤阻燃剂(PCS/MH),通过熔融共混法制备了无卤阻燃聚丙烯复合材料(PPMC),采用红外光谱(FTIR)分析了PCS/MH的结构;采用氧指数(LOI)研究了复合材料的阻燃性能,并采用锥形量热仪(CONE)研究了复合材料的燃烧行为;采用热重分析(TGA)研究复合材料的热降解行为,采用扫描电子显微镜(SEM)研究了残炭的微观结构。研究结果显示,在阻燃剂添加质量为60%时,PPMC的氧指数可达到29.7%,与MH阻燃聚丙烯复合材料(PPM)相比,提高了11.2%,具有显著的协同阻燃效果。PPMC的热释放峰值(pHRR)与PPM相比增加了53.7%,为256.7 kW/m~2,但到达pHRR所用时间延长了145s,同时在燃烧初期阶段热释放量和质量损失受到显著抑制,表明其炭层具有良好的热稳定性和阻隔作用。TG和SEM的结果进一步揭示了PPMC阻燃性能的改善关键在于炭层表面形成致密的保护层。     

埃洛石自组装涂层在软质聚氨酯泡沫上的制备及其阻燃抑烟性能

使用层层自组装技术在软质聚氨酯泡沫(PUF)表面制备含埃洛石的层层自组装涂层,使用扫描电子显微镜、能谱分析仪和锥形量热仪等手段对涂层进行表征,研究了涂层对PUF的热稳定性、燃烧性能及烟气释放性能的影响。结果表明：埃洛石基涂层由埃洛石、海藻酸钠和聚乙烯亚胺组成,能均匀地附着在PUF表面;涂层能延缓PUF在高温条件下的热解且使残炭量明显增多;三层埃洛石基涂层PU-3的热释放速率峰值、烟气释放速率峰值以及总烟气释放量比纯PUF(PU-0)分别降低了57.3%、58.9%和80.7%。这表明,埃洛石涂层能提高材料的热稳定和火灾安全性。     

加压密闭氧化石墨烯/水性聚氨酯纳米复合材料的制备及阻燃性能

采用改进的Hummers法对可膨胀石墨进行加压密闭氧化处理制备了氧化石墨烯(GO),并利用X射线衍射分析、紫外可见吸收光谱和透射电镜对其进行了表征。利用原位乳化法制备了氧化石墨烯/水性聚氨酯(GO/WPU)纳米复合材料。研究了GO含量对GO/WPU纳米复合材料的稳定性、形态、热降解性能和阻燃性能的影响。Zeta电位和扫描电镜的研究表明,GO在GO/WPU纳米复合材料中具有良好的稳定性和分散性。热失重分析结果表明,和纯WPU相比,GO/WPU纳米复合材料的热稳定性略有降低,但800℃时含量2%GO的纳米复合体系的残炭量从0.99%增大到2.90%。锥形量热仪分析结果表明,随着GO在GO/WPU纳米复合材料中的含量增大,材料的阻燃抑烟性能逐渐增强。当GO的含量为2%时,和纯WPU相比,GO/WPU纳米复合材料的峰值热释放速率、总释放热、总烟释放以及烟因子分别降低了34%,19%,27%和43%。     

碳纳米管/聚酰胺纳米复合材料的制备及其阻燃和热性能(英文)

首先通过壬二酸和双(对-羧苯基)苯基氧化膦直接缩聚反应得到半芳香聚酰胺(PA),采用溶液共混方法,以多壁碳纳米管(CNTs)增强PA得到新型纳米复合材料。通过TG-DSC和微尺度燃烧量热法探讨CNTs对复合材料的热性能和可燃性能的影响。当CNT添加量为5%时复合材料的失重率比纯PA提高5%,热分解温度提高70℃。与纯PA相比,复合材料的热释放速率降低,这表明CNTs能提高PA的阻燃性。     

基于锥形量热分析的聚丙烯/海泡石复合材料阻燃性能研究

以天然海泡石(Sepiolite,SEP)和用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的有机海泡石(Organic-sepio-lite,OSEP)为填料,采用熔融共混法分别制备聚丙烯/海泡石(PP/SEP)、聚丙烯/有机海泡石(PP/OSEP)复合材料。根据锥形量热仪实验数据,选择热释放速率(HRR)、火灾性能指数(FPI)、生烟速率(SPR)、质量损失率(MLR)和燃烧残留物形貌分析,考察海泡石和有机海泡石对聚丙烯(PP)燃烧性能的影响。结果表明:CTAB以季铵盐的形式通过吸附方式键接在海泡石表面,改性后缔合和游离两种形式的-OH基团增加;阻燃PP的FPI有所提高,HRR最大降幅为66%,SPR由纯PP的0.117m2/s下降为0.0704m2/s,MLR由0.45g/s下降到0.20g/s;当有机海泡石阻燃剂添加量达到10%时,复合材料在燃烧过程中形成炭层。     

POSS/粘土/多壁碳纳米管杂化碳纳米纸基复合材料防火性研究

多壁碳纳米管(MWCNTs)、粘土和多面齐聚半硅氧烷(POSS)组成的杂化碳纳米纸是通过碳纳米管巴基纸制备工艺制备而成, 碳纳米纸可做为表面防火层与聚合物基复合材料共固化成型。利用场发射扫描电镜(FESEM)和BJH法分别对碳纳米纸和杂化碳纳米纸微观结构和平均孔径分布进行表征。利用锥形量热仪在热辐射功率50 kW/m²条件下分析外贴碳纳米纸复合材料及复合材料对比样的防火特性。燃烧实验结果表明: 碳纳米纸和杂化碳纳米纸作为防火层的复合材料的峰值热释放速率(PHRR)与复合材料对比样相比分别下降20.2%和35%, 同时CO释放量和烟释放量也明显降低。通过FESEM研究表明燃烧实验后外贴杂化碳纳米纸复合材料的燃烧残余物表面形成了一层致密的积炭物结构, 防火阻燃性能明显提高。     

无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯的阻燃性能研究

采用熔融共混法制备高抗冲聚苯乙烯(HIPS)/磷酸锆(OZrP)阻燃材料。利用热重分析(TGA)研究其热稳定性和成炭量。利用微燃烧量热分析(MCC)和锥形量热仪测试(CCT)测试其阻燃性能。结果表明:磷酸盐的加入,使得阻燃体系的成炭量有所增加,并且HIPS的热释放速率(HRR)和热释放容量(HRC)均有降低,相比纯HIPS,添加磷酸盐的HIPS材料热释放速度(HRR)上升较慢,这一结论与MCC、TGA的结果一致。可以看出,层状磷酸锆的加入,可显著改善HIPS基体的阻燃性能,降低其火灾危险性。     

Karstedt催化剂对聚硅氧烷/PC阻燃性能的影响

采用水解缩合法制备了三官能结构的聚硅氧烷阻燃剂。采用氧指数仪、 锥形量热仪、 TGA、 热裂解-气相色谱/质谱(PY-GC/MS)和SEM研究了Karstedt催化剂(KC)对聚硅氧烷/聚碳酸酯(PC)复合材料热性能和阻燃性能的影响, 并研究了该复合体系的阻燃机制。结果表明: 在热裂解过程中KC促进了含乙烯基聚硅氧烷的交联, 增强了聚硅氧烷/PC复合材料的耐热性能; KC抑制了聚硅氧烷/PC复合材料在燃烧过程的热释放, 使材料的烟、 CO、 CO₂产生过程延后, 且峰值降低, 提高了聚硅氧烷/PC的阻燃性能, 降低了材料燃烧的危害性。但KC对聚硅氧烷/PC复合材料的极限氧指数(LOI)的影响较复杂, 其LOI不仅取决于残炭量, 还与燃烧炭层结构有关, 在保持一定残炭量下, 若KC使聚硅氧烷/PC的燃烧炭层更致密、 均匀, 则材料的LOI提高。      

层层自组装改性剑麻纤维填充聚丙烯复合材料性能研究

采用氨基功能化纳米二氧化硅(RNS-A)和聚磷酸铵(APP),利用层层自组装(LBL)法对剑麻纤维(SF)进行表面改性(mSF),并通过熔融共混法制备了剑麻纤维填充的聚丙烯(PP)复合材料.利用锥形量热仪(Cone)研究了复合材料的燃烧行为,通过热分析(TG/DTG)研究了复合材料的热稳定性,通过扫描电镜(SEM)观察了复合材料残炭的形貌,利用万能力学测试仪考察了复合材料的力学性能,采用旋转流变仪考察了改性前后剑麻纤维对复合材料流变行为的影响.研究结果表明:与PP/SF体系相比,PP/mSF复合材料的热释放速率峰值(PHRR)降低至324.9 MJ/m2,下降了28.4％;残炭率提高至7.1％,增加了54.3％,并且燃烧后形成的炭层结构较为完整,但体系的拉伸强度有一定程度的下降.与纯PP相比,PP/SF和PP/mSF复合材料均表现出较高的动态模量和复数黏度.     

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。     

改性炭黑/膨胀石墨/聚磷酸铵阻燃木塑复合材料的性能研究

采用改性炭黑(M-CB)、膨胀石墨(EG)、聚磷酸铵(APP)三者复合与木粉及聚丙烯(PP)制备阻燃抗静电木塑复合材料。通过ZC-36型高阻计、JF-3型氧指数测定仪、CZF-3水平垂直燃烧测定仪、锥形量热仪、热重分析(TGA)测定复合材料的表面电阻率、氧指数及燃烧性能、阻燃性能、热失重行为。研究结果表明M-CB有良好的导电性能,可以使材料表面电阻率由约1014Ω降低到约108Ω;锥形量热及氧指数结果等表明M-CB/EG/APP三者复合阻燃体系的阻燃性能优于单一组分,同时TGA结果表明样品材料热稳定性能高于单一阻燃体系,残炭量显著提高,可以保护PP,使PP分解温度上升。     

新型多羟基三嗪基炭化剂对聚丙烯的阻燃作用

以三聚氯氰(CNC)、三羟甲基氨基甲烷(TRIS)和二乙烯三胺为原料合成了一种新型多羟基三嗪基炭化剂(TTDC)。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、固体核磁共振(¹³C-NMR)、元素分析和热重分析(TG/DTG)测试对TTDC的化学结构和热性能进行了分析。通过熔融共混的方法将聚磷酸铵(APP)、TTDC和二氧化硅(SiO₂)加入聚丙烯(PP)中制备PP复合材料。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、TG/DTG和锥形量热(CCT)测试研究了PP复合材料的阻燃性能和热稳定性，并采用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱对残炭的表面形貌和结构进行了研究。结果表明：APP和TTDC具有良好的协同阻燃作用，PP、APP、TTDC和SiO₂比例为75∶16∶8∶1时，阻燃效果最佳，PP复合材料的LOI值为32.8%,达到UL-94 V-0级，800℃残炭量达到8.12%,热释放率峰值从纯PP的846.46kW/m²下降到236.61kW/m²。通过燃烧行为、残炭形貌和力学性能的综合分...