硅胶与膨胀型阻燃剂复配阻燃LGF/PP复合材料的性能研究

研究硅胶(SG)作为协效剂与IFR协同阻燃LGF/PP复合材料的性能。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热仪(CONE)、热重分析法(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能等测试表征LGF/PP/IFR/SG阻燃复合体系的性能。结果表明:当硅胶用量为2%时,阻燃复合材料的LOI为29.4%,且燃烧等级达到V-0级;CONE测试结果表明LGF/PP/IFR/SG阻燃复合材料的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;LGF/PP/IFR/SG阻燃复合材料具有较好的热稳定性,且产生致密均匀的炭层;并研究硅胶用量对复合材料力学性能的影响。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

回收废旧轻质GMT在阻燃聚丙烯中的应用

将废旧轻质GMT回收造粒得到的短玻纤增强聚丙烯(PP-GF)加入到阻燃PP复合材料(FRPP)中获得阻燃增强PP复合材料(FRPP-GF)。力学性能测试结果表明:PP-GF的加入能够提高阻燃PP复合材料的拉伸强度,但会使材料的冲击强度下降。锥形量热测试结果显示:添加30%PP-GF的阻燃PP复合材料与FRPP相比,热释放速率峰值(PHRR)、总放热量(THR)以及平均质量损失速率(AMLR)都相差不大,但是LOI值略有下降,同时无法通过垂直燃烧UL94测试。     

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。     

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。     

EG与IFR复合阻燃ABS的动态燃烧性和协同效应

将可膨胀石墨(EG)与P-N型膨胀阻燃剂(IFR)复合阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂,阻燃剂添加量为20%(质量分数,下同),通过极限氧指数(LOI)仪、垂直燃烧测试(UL-94)仪、锥形量热(CONE)仪和扫描电镜(SEM)研究了EG与IFR复合阻燃ABS的协同效应。结果表明,EG/IFR质量比为1/1为最佳配比,阻燃ABS的LOI达到29%,UL-94为V-0级;EG与IFR复合阻燃ABS,表现出一定的协同作用;通过SEM观察ABS/EG/IFR试样燃烧后样品发现,EG与IFR起到协同阻燃作用。     

超支化三嗪成炭剂阻燃聚丙烯

将自制的超支化三嗪成炭剂（CFA）与聚磷酸铵（APP）以1∶1的比例复配成膨胀型阻燃剂（IFR）,用于聚丙烯（PP）的阻燃。采用冲击实验、拉伸实验、极限氧指数仪、垂直燃烧（UL 94）和扫描电子显微镜 (SEM)等方法表征了PP阻燃复合材料的力学性能、阻燃性能,分析了断面形貌。结果表明,添加阻燃剂后,冲击强度呈先增加后降低的趋势,拉伸强度则随着阻燃剂含量的增加不断下降,但降幅不明显;含有15 % IFR的阻燃复合材料,其垂直燃烧等级即可通过UL 94 V-0级测试,显示出复合IFR具有优秀的阻燃效果。     

有机-金属杂化化合物阻燃聚丙烯的研究

将有机-金属杂化三嗪化合物（SCTCFA-ZnO）与聚磷酸铵（APP）复配制备了膨胀型阻燃剂（IFR）,通过极限氧指数测试、垂直燃烧测试、锥形量热分析、热失重分析和扫描电子显微镜分析等表征方法研究了SCTCFA-ZnO/APP的协同作用对PP复合材料阻燃性能的影响。结果表明,APP与SCTCFA-ZnO复配可以有提高PP材料的阻燃性能,当IFR的添加量为25 %（质量分数,下同）,且APP/SCTCFA-ZnO的质量比为2/1时,复合材料的极限氧指数最高,达到31.1 %,达到UL 94 V-0级;IFR可提高复合体系的温热稳定性,阻燃复合材料燃烧后会形成一层致密、连续的炭层,从而起到良好的阻燃效果。     

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。     

Effect of charring agent THEIC on flame retardant properties of polypropylene

Tris(2‐hydroxyethyl) isocyanurate (THEIC) was used as charring agent and combined with ammonium polyphosphate (APP) to form an intumescent flame retardant (IFR) for polypropylene (PP). The flame retardancy and combustion performance of PP/IFR composite was tested by limiting oxygen index (LOI), UL‐94 vertical burning test and cone calorimeter. The results showed that PP/IFR composite had highest LOI of 34.8 and obtained V‐0 rating when 30 wt % IFR was loaded and mass ratio APP/THEIC was 2 : 1. The peak heat release (PHRR) and total heat release (THR) values of PP composite containing FRs were remarkably reduced compared with that of pure PP. However, water resistant test demonstrated the PP/IFR composite had poor flame retardant durability, both the LOI value and UL‐94 V‐rating decreased when PP/IFR composite was soaked in water at 70°C after 36 h. The degradation process and the char morphology of IFR and PP/IFR composite were investigated by TGA and SEM images. The possible reaction path between APP and THEIC in the swollen process was proposed. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 41214.     

分子筛在无卤膨胀阻燃体系中的协效催化作用

考察了分子筛在自制膨胀型阻燃体系(IFR)中的协效催化作用。利用添加分子筛的IFR对聚丙烯(PP)进行阻燃。运用扫描电子显微镜、垂直燃烧仪等对膨胀阻燃PP体系的表面形态和性能进行了研究。结果表明,阻燃PP加入不同的分子筛后,燃烧级数达到V-0级,氧指数最高增加17.86%,有明显的成炭效果,可获得良好的阻燃性能。     

Synergistic effect of phosphorus-containing nanosponges on intumescent flame-retardant polypropylene

A novel nanosponge (NS) was synthesized via the crosslinking of β-cyclodextrin with epoxy resin. Subsequently, a phosphorus-containing nanosponge (P–NS) was prepared by the absorbance of resorcinol bis(diphenyl phosphate) into the NS, and it was used as a synergistic agent of intumescent flame retardance in a polypropylene (PP)/melamine pyrophosphate/pentaerythritol composite. The synergistic effect between P–NS and the intumescent flame retardant (IFR) was investigated by thermogravimetry, limiting oxygen index (LOI) testing, vertical burning (UL-94) testing, cone calorimeter testing, and scanning electron microscopy (SEM). The results show that P–NS significantly improved the flame retardancy of the PP/IFR composite. When 3.0 wt % P–NS replaced the same amount of IFR in the composite, the LOI value increased from 29.0 to 32.5%, the UL-94 rating was enhanced from V-1 to V-0, and the peak heat release rate decreased substantially from 343 to 235 kW/m². Simultaneously, the total heat release and mass loss rate decreased dramatically. Furthermore, the SEM results show that the quality of char formation of the PP/IFR/P–NS was superior to that of the PP/IFR composite. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012     

Mechanical,thermal and combustion properties of intumescent flame retardant biodegradable poly (lactic acid) composites

ABSTRACT

Despite extraordinary mechanical properties and excellent biodegradability, poly (lactic acid) (PLA) still suffers from a highly inherent flammability, restricting its applications in the electric and automobile fields. Although a wide range of flame retardants have been developed to reduce the flammability, they normally compromise the mechanical strength of PLA. In this study, a series of composites based on PLA, have been prepared by melt-blending with intumescent flame retardants (IFRs). The morphology, thermal stability and burning behaviour of the composites were investigated using a scanning electron microscope–energy dispersive spectrometer (SEM–EDS), thermogravimetric analysis (TGA), the limiting oxygen index (LOI), vertical burning (UL-94) and the cone calorimeter test (CCT). The LOI value reached 38.5% and UL-94 could pass V-0 for the PLA/IFR composite containing only 12 wt-% IFR. The dispersion of IFR in PLA was observed using SEM–EDS. A significant improvement in fire retardant performance was observed for the PLA/IFR composite from the CCT (reducing the heat release rate and the total heat release). More importantly, compared to pure PLA, the addition of IFR did not seriously deteriorate the mechanical properties of the material.