阻燃材料测试与表征方法概述

介绍几种常用的阻燃材料测试方法,包括水平和垂直燃烧法、氧指数法、NBS烟箱法、热分析法、锥形量热仪法,重点介绍了锥形量热仪法及其在阻燃材料研究中的应用。指出将多种测试方法结合使用可以更好地评价材料的阻燃性能。     

核壳结构和层状结构改性剂对聚碳酸酯阻燃性能的影响

用自制的含有蒙脱土，纳米二氧化硅，纳米碳酸钙的改性剂与聚碳酸酯混合，通过锥形量热仪测试了聚碳酸酯合金的阻燃性能。结果发现合金的热释放速率、质量损失速率、生烟速率等均显著降低．燃烧时间增加，说明改性剂对聚碳酸酯具有阻燃性。通过分析材料的燃烧性能，探讨了其可能的阻燃机理。研究表明乳液聚合法制备的含有无机粒子的复合材料对聚碳酸酯是一种阻燃效能高、环境友好且实际可行的阻燃体系。     

聚氨酯／蒙脱土复合阻燃硬质泡沫材料的研究

采用原位聚合法制备了蒙脱土阻燃硬质聚氨酯泡沫材料,并用多种添加型阻燃剂制备了阻燃聚氨酯硬质泡沫,同时尝试有机改性蒙脱土与添加型阻燃剂并用对聚氨酯硬质泡沫进行阻燃。用锥形量热仪测试了阻燃聚氨酯泡沫材料的燃烧性能,结果发现,材料的热释放速率、质量损失速率与纯聚氨酯硬质泡沫相比均显著降低,峰值热释放速率最多降低到纯硬质泡沫的55％,表明制备的泡沫材料具有较好的阻燃性。用X-射线衍射和扫描电镜分析了蒙脱土及有机改性蒙脱土的微观结构。通过分析材料的燃烧性能和燃烧残余物,探讨了其可能的阻燃机理。     

碳纳米管-草酸锌/聚氨酯泡沫的制备与性能

采用溶胶-凝胶法合成了碳纳米管-草酸锌粉体(CNT-ZnOD),扫描电子显微镜照片表明,其含有三种典型的结构:ZnOD包覆在CNT表面上形成的"核/壳"结构,针叶状结构的ZnOD以及由ZnOD自组装形成的类金字塔结构。通过浸渍法制备了阻燃软质聚氨酯/CNT-ZnOD泡沫材料;通过热分析仪和锥形量热仪等对材料的热稳定性和燃烧性能进行了研究。热分析结果表明,CNT-ZnOD有利于提高软质聚氨酯泡沫在280℃以上的热稳定性;锥形量热仪结果表明,CNT-ZnOD能够同时降低泡沫材料的热释放速率和总烟释放量。     

可膨胀石墨阻燃HIPS的结构与阻燃性能

采用熔融插层法制备高抗冲聚苯乙烯/可膨胀石墨(HIPS/EG)复合材料。通过扫描电镜研究其微观结构;利用锥形量热仪测试并分析HIPS/EG复合材料的阻燃性能;讨论了EG用量和粒子结构对阻燃性能的影响。结果表明:与纯的HIPS相比,HIPS/EG的热释放速率及其峰值、质量损失速率均明显降低;且随着EG用量的增加和粒子尺寸的增大,阻燃性能更加显著。通过对复合材料的阻燃性能和微观结构的分析,探讨其阻燃机理。     

热氧老化对RP/LGFPP阻燃体系性能的影响

为了探究140℃条件下不同热氧老化时间对红磷(RP)/长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)阻燃体系的阻燃性能、燃烧性能以及残炭形貌的影响。并采用极限氧指数值测试(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、锥形量热仪(CONE)等对热氧老化后RP/LGFPP阻燃体系结构与性能的影响进行了测试表征。结果表明:伴随热氧老化时间的增加,RP/LGFPP阻燃体系的LOI表现为先增大后减小变化规律,阻燃等级均保持为V-0级;试样的引燃时间(TTI)逐渐增加,热释放速率峰值(PHRR)及其平均值(MHRR)、总热释放速率(THR)值匀呈现不断下降的趋势。通过对锥形量热仪燃烧测试残留炭层的宏观形貌图分析,结果表明:未老化试样燃烧后形成黑色致密而均匀的残留炭层,试样燃烧后生成的炭层颜色随着经过热氧老化的延长逐渐变浅,且炭层表现为不致密和较多裂纹。     

用锥形量热仪研究阻燃聚丙烯的燃烧行为

采用锥形量热仪比较了溴系阻燃聚丙烯、无卤阻燃聚丙烯的燃烧行为。结果表明:按UL94标准测试V-0阻燃等级的阻燃聚丙烯复合材料,采用无卤阻燃体系比采用溴系阻燃体系具有更低的热释放速率、烟生成速率和总烟释放量。     

磷酸酯与纳米蒙脱土协同阻燃PC/ABS合金的研究

研究了多芳基磷酸酯PX220与纳米蒙脱土复配阻燃剂对聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)合金的阻燃性能、热失重行为、力学性能及热变形温度的影响;并采用锥形量热仪对合金材料的燃烧性能进行测定。结果表明:PX220添加量为10份,纳米蒙脱土添加量2份时,PC/ABS合金的极限氧指数达到29%,燃烧性能达到UL 94V-0级。锥形量热仪分析结果表明:复配阻燃PC/ABS合金的热释放速率峰值、平均热释放速率、总释放热、平均有效燃烧热和平均质量损失速率都大幅下降,说明PX220与纳米蒙脱土具有非常好的协同阻燃作用。     

原位聚合法PS／蒙脱土复合材料燃烧性能的研究

采用原位聚合法分别制备了聚苯乙烯／有机蒙脱土（PS／OMMT）复合材料和聚苯乙烯／无机蒙脱土（PS／MMT）复合材料、用锥形量热仪测量测试了复合材料的燃烧性能，结果发现复合材料的热释放速率、质量损失速率、生烟速率等均显著降低，说明复合材料具有阻燃性。通过分析材料的燃烧性能和燃烧残余物，探讨了其可能的阻燃机理。还考察了原位聚合法对聚合转化率的影响。研究表明原位聚合法制备的PS／蒙脱土复合材料是一种阻燃效能高、环境友好且实际可行的阻燃体系。     

固体超强酸对膨胀阻燃聚乳酸燃烧性能的影响

采用固体超强酸(SSA)与膨胀阻燃剂复配对聚乳酸(PLA)进行阻燃处理,利用极限氧指数仪、垂直燃烧测定仪以及微型锥形量热仪研究SSA对PLA阻燃性能的影响,使用凝胶渗透色谱对阻燃PLA的分子量进行测试,通过热重分析仪研究阻燃PLA材料的热稳定性及残炭量,并利用扫描电子显微镜对其炭层形貌进行观察。分析结果表明,少量SSA的添加可以显著提高阻燃PLA材料的垂直燃烧级别,热稳定性和残炭量,可以降低材料的最大热释放速率。