硅酮粉与复合膨胀阻燃剂协同作用对聚丙烯阻燃性能的影响

研究了硅酮粉、聚磷酸铵(APP)与季戊四醇(PER)组成的复合膨胀阻燃剂(IFR)协同作用对聚丙烯(PP)热降解及阻燃性能的影响。通过TGA、LOI极限氧指数表征了PP材料热降解及阻燃性能。采用扫描电镜(SEM)表征了燃烧后残留炭层的表面形貌。结果表明:在PP燃烧过程中,硅酮粉能促进形成致密的,紧凑的膨胀阻燃炭层。当阻燃剂用量占体系的30%时,在聚丙烯阻燃体系中,硅酮粉与膨胀性IFR阻燃剂协同阻燃效果比单独使用IFR的阻燃效果好。硅酮粉与膨胀性IFR阻燃剂协同阻燃效果最佳用量为:硅酮粉为2%,IFR为28%。     

不同膨胀型阻燃剂改性聚丙烯/聚乳酸复合材料

用两种不同的膨胀型氮磷阻燃剂(IFR1和IFR2)阻燃改性聚丙烯(PP)/聚乳酸(PLA)复合材料。结果表明:两种阻燃剂在PP/PLA基体中都具有良好的分散性和界面粘合性。阻燃剂的加入降低了材料的力学性能,而含有25%阻燃剂的PP/PLA复合材料就能到达垂直燃烧试验(UL-94)的V0等级。燃烧过程中阻燃剂通过在材料表面形成致密的炭层来提高材料的阻燃性,其中IFR1对PP/PLA体系的阻燃改性效果更好。从力学性能和阻燃效果的双重考虑,质量含量25%的阻燃剂适合于PP/PLA材料的阻燃改性。     

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。     

羟基磷灰石对聚丙烯阻燃性能的影响

采用羟基磷灰石(HAP)改善聚丙烯(PP)/膨胀阻燃剂[IFR,聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)的质量比为3∶1]复合材料的阻燃性能。采用垂直燃烧、极限氧指数、热失重分析等手段研究了其阻燃性能和热性能。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)仪对炭层的形貌和结构进行了研究。结果表明,HAP对IFR有一定的协同作用。当添加质量分数为0.5%的HAP和19.5%的IFR时,阻燃PP复合材料的极限氧指数达到29.9%,并且垂直燃烧达到了UL94 V–0级别。然而随着HAP含量再继续增加,复合材料的阻燃性能又开始下降。SEM分析表明,少量HAP的加入提高了炭层对气体和热量的阻隔效率;XPS分析表明,HAP并未改变炭层的化学结构。此外,热失重分析表明,HAP增加了复合材料在800℃时的质量残留量。     

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。     

膨胀型阻燃PP纳米复合材料的燃烧性能

将纳米SiO2、磷系阻燃剂1,3,5-三(5,5-二甲基-1,3-二氧杂环己内磷酸基)苯(FR)和聚磷酸铵(APP)加入聚丙烯(PP)中,制备膨胀型阻燃PP纳米复合材料.采用氧指数测定仪、垂直燃烧测定仪、锥形量热仪对PP纳米复合材料的燃烧性能进行研究.结果表明:FR/APP/SiO2提高了PP的氧指数、垂直燃烧等级和残炭率,降低了热释放速率,燃烧烟气中的CO、CO2浓度.在ω(FR):ω(APP):ω(SiO2)=15:7:3,IFR的含量为25%的情况下,PP的氧指数为29.4%,UL-94等级达到V-0.     

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。     

新型环保高效膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯

对2个复合体系聚丙烯/膨胀型阻燃剂(PP/IFR)及聚丙烯/聚烯烃弹性体/纳米碳酸钙/膨胀型阻燃剂(PP/POE/nano-CaCO3/IFR)的阻燃性进行研究,通过测试氧指数、水平燃烧速率、烟密度以及燃烧测试后试样的形貌观察,分析了复合体系的阻燃效果及机理。结果表明,PP/IFR复合体系可达到优异的阻燃性能,IFR用量为30份时氧指数达到34.4%,并且可明显改善PP的熔滴现象。而添加POE破坏了阻燃炭层的形成,降低了氧指数,并伴随严重的熔滴,却能明显降低释烟量。     

无卤阻燃聚丙烯材料的研制

以聚丙烯(PP)为基体材料,加入无卤膨胀型阻燃剂FR-1420制备得到了阻燃PP材料,考察了滑石粉、玻纤的加入对材料阻燃性能的影响,通过热重分析(TG)研究了材料的热分解行为。结果表明,阻燃剂FR-1420的加入能提高PP的阻燃性能,当阻燃剂含量达到20%时,PP材料垂直燃烧等级达到V-0级;滑石粉母粒及玻纤的加入会在一定程度上破坏阻燃剂在燃烧过程中形成的膨胀性炭层,降低材料的阻燃性能,滑石粉母粒及玻纤含量为10%时,阻燃剂含量需分别增加至25%、23%,PP材料垂直燃烧等级才能达到V-0级;TG分析显示,阻燃剂的加入使材料初始分解温度提前,残炭增加,有利于材料阻燃性能的提高。     

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。     

氧化锌催化膨胀型阻燃剂对PP阻燃及力学性能的影响

研究了氧化锌催化膨胀型阻燃剂(APP/PER)对PP阻燃和力学性能的影响。研究表明,当APP/PER质量比为20/10,ZnO的质量分数为1．3%时,阻燃PP的LOI值达到最大；同时阻燃PP的拉伸强度和冲击强度比不含ZnO的PP有所提高。TG结果表明,ZnO的加入使阻燃PP燃烧时降解过程加快并生成更多的剩炭,形成稳定的保护层,从而提高了PP的阻燃效果。SEN的形貌观察表明,加入ZnO的试样燃烧炭膜孔径较小、孔膜较厚。     

含磷钛酸酯偶联剂改性膨胀型阻燃剂及其阻燃聚丙烯的研究

采用含磷钛酸酯偶联(剂PTCA)对由三聚氰胺焦磷酸(盐MPP)和季戊四(醇PER)复配组成的膨胀型阻燃(剂IFR)进行表面改性,并用其制备阻燃聚丙烯(PP)。研究了PTCA用量对PP/IFR共混物力学性能和阻燃性能的影响,并通过热重分析和扫描电镜对共混物进行了表征。结果表明:PTCA有效改善了IFR与PP基体的相容性,提高了PP/IFR共混物的力学性能及阻燃性能。当PTCA用量为1.0%时,共混物的拉伸强度和缺口冲击强度为27.3 MPa和3.2 kJ/m2,分别比未改性的PP/IFR提高了18.7%和6.7%;LOI从未改性PP/IFR的28.5%提高到31.5%,且通过UL94 V-0级;此外,共混物的热稳定性也明显提高,700℃时的残炭率由未改性PP/IFR的8.2%提高到12.1%。     

不同芳基磷酸酯与膨胀型阻燃剂复配阻燃PP的研究

采用间苯二酚双(二苯基)磷酸酯(RDP)、双酚A双(二苯基)磷酸酯(BDP)、磷酸三甲苯酯(TCP)和异丙苯基磷酸酯(IPP)作为阻燃协效剂与膨胀型阻燃剂(IFR)复配阻燃聚丙烯(PP)。研究了芳基磷酸酯的种类对PP/IFR复合材料阻燃性能、热稳定性能和力学性能的影响,并通过热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)等对材料进行了表征。结果表明:芳基磷酸酯对PP/IFR复合材料具有一定的协同阻燃作用。当芳基磷酸酯用量为5.0%时,PP/IFR/TCP、PP/IFR/IPP、PP/IFR/RDP和PP/IFR/BDP复合材料的氧指数(OI)由PP/IFR的28.5%分别提高到29.5%、30.0%、30.5%和29.5%,垂直燃烧级别由UL 94V-1级提升至UL 94V-0级;同时,RDP和BDP可提高PP/IFR复合材料的热稳定性能,500℃时的残余率分别高达15.4%和12.9%。此外,RDP和BDP的加入有利于IFR粒子的分散,从而改善了材料的力学性能。     

Synergistic effects of dual imidazolium polyoxometalates on intumescent flame retardant polypropylene

The role of dual imidazolium polyoxometalates (POMs) in the flame retardancy of polypropylene/intumescent flame retardant (PP/IFR) composites was studied. The results showed that the structures of dual imidazolium POMs have a great effect on the flame retardancy of PP composites. The dual imidazolium POMs based on an ethyl group (EMIPMA) obtain the best flame retardant efficiency. With 15.5 wt % IFR and 0.5 wt % EMIPMA, the PP composites reach a limiting oxygen index of 25.7 and the UL‐94 V‐0 standard. However, the dual imidazolium POMs containing a butyl (BMIPMA) or hexyl (HMIPMA) group cannot achieve the UL‐94 V‐0 standard at the same formulation. Dual imidazolium POMs not only promote the formation of good char, but also induce the formation of intumescent char with a hierarchical and microporous structure that helps to prevent gas and heat from transferring from the flame to the resin. Therefore, the flame retardancy of PP/IFR composites is improved. However, excessive combustible components produced by BMIPMA or HMIPMA deteriorate the flame retardancy of PP/IFR composites. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 45491.     

乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物熔融插层有机蒙脱土对膨胀阻燃聚丙烯薄膜性能的影响

以新型成炭剂(CFA)、改性聚磷酸铵(MAPP)、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物熔融插层有机蒙脱土(EMH-OMMT)母粒复配成膨胀阻燃剂(IFR),与聚丙烯(PP)共混后通过流延薄膜机制备膨胀阻燃PP薄膜。对其进行了阻燃性能、力学性能测试,并运用热重分析表征了其热分解过程。相比未熔融插层OMMT和传统的4A分子筛协效剂,EMH-OMMT不仅提高了体系的阻燃性能,使薄膜(0.2mm)在IFR添加28%时通过了VTM-0级,而且明显提高了体系的力学性能。     

Synergistic effects of hydroxy silicone oil on intumescent flame retardant polypropylene system

The effects of hydroxy silicone oil as a synergistic agent on the flame retardancy of intumescent flame retardant polypropylene composites (IFR-PP) were studied, and the IFR system mainly consisted of the ammonium polyphosphate (APP), melamine (MEL) and pentaerythritol (PER). The UL 94 rating, thermogravimetric analysis (TGA), cone calorimeter (CONE) and digital photograph were used to evaluate the synergistic effects of hydroxy silicone oil (HSO). It has been found that the PP composite containing only APP, MEL and PER does not show good flame retardancy at 30% additive level. The cone calorimeter results show that the heat release rate, mass loss rate, mass, total heat release, carbon monoxide and carbon dioxide of PP/APP/MEL/PER/HSO composites decrease in comparison with the PP/APP/MEL/PER composite. The digital photographs demonstrated that HSO could promote to form the homogenous and compact intumescent char layer. Thus, a suitable amount of HSO plays a synergistic effect in the flame retardancy.     

Flammability,thermal stability,and mechanical properties of ethylene-propylene-diene monomer/polypropylene composites filled with intumescent flame retardant and inorganic synergists

Three kinds of inorganic particles, zinc borate (ZB), organic montmorillonite (OMMT), and expanded graphite (EG) as synergistic flame retardants, are incorporated into ethylene-propylene-diene monomer/polypropylene (EPDM/PP) composites filled with intumescent flame retardants (IFR). The effect of three synergistic flame retardants on the combustion, thermal stability, and mechanical properties of the EPDM/PP/IFR composites are investigated by limiting oxygen index (LOI), UL-94 test, cone calorimeter test (CCT), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy, mechanical property testing, and dynamic mechanical analysis (DMA). The results from LOI, UL-94, and CCT show that the synergistic effect of IFR with ZB and EG is better than IFR with OMMT in the flame retardant EPDM/PP/IFR composites. The TGA results indicate that the thermal stability and char residues of the composites is improved with the addition of inorganic particles, which is attributed to the formation of dense char layers to isolate heat flow. DMA results including storage modulus (G'), loss modulus (G"), and loss factor (tan δ) suggest that the composites with inorganic particles exhibit more rubber-filler interaction, which limits the movement of the rubber chains.     

不同聚合度成炭剂在膨胀阻燃聚丙烯中的应用研究

以三聚氯氰、乙胺、乙醇胺和乙二胺为原料,通过控制物料比合成了4种不同聚合度的成炭-发泡剂(CFA)。将合成的CFA与聚磷酸铵(APP)及纳米二氧化硅复配成膨胀阻燃剂并添加到聚丙烯(PP)中,制备阻燃PP材料。通过热重分析、氧指数、垂直燃烧和力学性能测试研究了材料的热稳定性、阻燃性能和力学性能。结果表明:随着CFA聚合度的增加,膨胀阻燃体系对PP材料的阻燃效率相应提高;阻燃剂的加入提高了PP材料的热稳定性,CFA聚合度的变化对阻燃PP材料的力学性能影响不大。当CFA的聚合度为40时,阻燃PP材料的阻燃性能和热稳定性能均达到最佳。     

纳米SiO2对PP/MPP/PEPA膨胀阻燃体系的协同作用

以纳米SiO,为阻燃协效剂,采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和茏状季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配阻燃剂,制备具有良好阻燃性能的无卤阻燃聚丙烯(PP).研究纳米SiO2用量对PP阻燃性能和协效作用的影响.结果表明:添加少量的纳米SiO2可提高PP的阻燃性能;当纳米SiO2添加量为1%时,阻燃PP的氧指数达28.5%.TGA和FTIR分析及SEM和体式显微镜观测结果表明:添加少量的纳米SiO2可促进体系成炭,稳定炭层,从而提高材料的阻燃性能.