环交联聚磷腈包覆羟基锡酸锶杂化纳米棒的合成及阻燃环氧树脂研究

为了开发新型无机-有机杂化的阻燃消烟剂, 本研究采用共沉淀法合成了棒状纳米羟基锡酸锶(SrSn(OH)₆), 并用环交联聚磷腈(PZS)对其进行包覆, 得到一种核壳结构的有机无机杂化纳米阻燃剂(PZS@SrSn(OH)₆)。通过扫描电镜、透射电镜和红外光谱研究了PZS@SrSn(OH)₆的微观形貌和化学结构。通过热重分析研究了PZS@SrSn(OH)₆及EP/PZS@SrSn(OH)₆阻燃复合材料的热降解行为。采用极限氧指数和锥形量热对复合材料阻燃性能进行测试, 用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析及红外光谱对EP/PZS@SrSn(OH)₆的阻燃机理进行分析。结果表明PZS@SrSn(OH)₆在环氧树脂中展现出高阻燃效率和抑烟效果, 且PZS与SrSn(OH)₆之间存在显著的协同阻燃效应。与纯环氧树脂相比, 仅添加3wt%的PZS@SrSn(OH)₆时, 极限氧指数(LOI)值从26.2%增加到29.6%。锥形量热结果表明热释放速率峰值降低了约29%, 烟释放速率峰值降低了约37%, 残炭率提高了242%。PZS@SrSn(OH)₆在高温下形成致密结构炭层, 隔绝分解产物及热量和氧气交换, 从而显著提高环氧树脂的阻燃效果。     

PP/PVAc-OMMT纳米复合材料及其阻燃材料的燃烧性能

利用锥形量热仪(CONE)在35kW/m2热辐照条件下,并结合极限氧指数(LOI)和UL-94垂直燃烧测试方法对聚丙烯(PP)/聚醋酸乙烯酯(PVAc)-有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料和加入无卤复配阻燃剂制备的PP/PVAc-OMMT/氢氧化镁(MH)/三氧化二锑(AO)纳米复合阻燃材料的热释放速率、烟释放及材料在燃烧时的质量损失行为进行了研究。结果表明,添加10%(质量分数)PVAc-OMMT可以提高PP材料的阻燃性能,燃烧时的热释放速率、质量损失率以及烟释放量减少,且PVAc-OMMT与无卤复配阻燃剂之间可产生阻燃协效作用,使纳米复合阻燃材料的阻燃性能、热稳定性和抑烟性进一步增强。     

水性透明隔热涂料的性能研究

以纳米氧化锡锑( ATO)水性浆料和水性聚氨酯(BayhydrolXP2593/1)为原料,采用共混法制备纳米ATO/水性聚氨酯复合涂料.研究了纳米ATO用量及涂膜厚度对涂膜力学、热学和光学性能的影响.结果表明,当w(ATO)/w(PU)=1:15时,所制得的纳米ATO/PU涂层硬度为2H,附着力为1级;涂层可见光平均...     

DOPS/TPT复配阻燃环氧树脂的性能

单一的磷杂菲或三嗪类阻燃剂的阻燃效果有限,为了提高阻燃剂在环氧树脂（EP）中的阻燃效率,将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS）与2,4,6-三苯氧基-1,3,5-三嗪（TPT）复配应用于EP中,通过协同阻燃作用来提高EP的阻燃性能,以期获得优异的阻燃效果。文中将DOPS与TPT进行复配,采用熔融共混法制备了阻燃EP复合材料。通过热重分析、垂直燃烧、极限氧指数、锥形量热和力学性能测试研究了复合阻燃剂DOPS/TPT对阻燃EP复合材料的热稳定性、阻燃性能及力学性能的影响,并采用扫描电镜、热重-红外光谱联用分析了材料的残炭形貌和热解气体,探究了其阻燃机理。结果表明,当阻燃剂的总添加量为9%,DOPS在复合阻燃剂DOPS/TPT中的质量分数为8%时,复合材料EP/DOPS/TPT的LOI值为30.5%,达到UL-94 V-0级,而且其平均热释放速率（av-HRR）、总热释放量（THR）值最低,其阻燃性能、成炭性能和力学性能均优于单独添加DOPS或TPT。从阻燃机理看,2种阻燃剂在气相和凝聚相发挥了协效阻燃作用,弥补了单一阻燃剂的不足,能够进一步提高阻燃效果。     

一种中空二氧化硅微球掺杂改性的聚氨酯水性分散体乳液的研究

采用化学方法制备了一种中空二氧化硅微球掺杂改性的聚氨酯水性分散体乳液,并采用扫描电镜、投射电镜、热失重、紫外-可见光吸收和涂膜力学性能等测试手段对该中空二氧化硅微球掺杂聚氨酯分散体及其涂膜的微观结构、热、光和力学等性能进行研究.实验结果表明,该乳液具有良好的室温贮存稳定性能,中空二氧化硅微球与水性聚氨酯分散体具有良好的相容性和协同增强效应.中空二氧化硅微球的掺杂改性不仅能够提高聚氨酯涂膜的耐热性能,显著提高水性聚氨酯涂膜的硬度和耐水性,同时该掺杂聚氨酯涂膜还具有优异的抗紫外光能力.     

磷酸哌嗪阻燃剂的合成及其在聚氨酯注浆材料中的应用

聚氨酯(PU)作为注浆材料在矿井下有广泛的应用，但由于其在固化过程中放热，可能导致自燃，给井下应用带来安全隐患，因此提高聚氨酯材料的阻燃性能是非常重要的。以磷酸和无水哌嗪为原料合成了一种N-P协同型无卤阻燃剂聚磷酸哌嗪。以红外光谱和热重分析对其结构以及热性能进行表征；进一步将聚磷酸哌嗪以不同添加量对聚氨酯进行阻燃改性，研究改性后阻燃聚氨酯的各种性能。结果表明：聚磷酸哌嗪对PU具有明显的促进成炭作用。随着添加量的增加，极限氧指数(LOI)增长显著，其中PU-聚磷酸哌嗪20%的LOI值可达28.5%,UL-94的等级可达V-0级，属于难燃自熄材料，可以达到矿用注浆材料的新阻燃标准。扫描电镜测试结果表明，其燃烧后残炭表面为致密炭层，具有凝聚相阻燃特征。力学测试结果表明，随着聚磷酸哌嗪含量的增加，聚氨酯的力学性能会有所降低，但添加量为20%时，抗压强度仍然大于40MPa,满足最新安全标准要求。     

表面疏水修饰增强改性硅藻土调湿性能及其对聚氨酯膜透湿性的影响

水性聚氨酯(PU)是一种环保绿色的涂层材料,广泛应用于皮革、纺织、建筑涂层等领域。作为皮革、纺织涂层时,聚氨酯的透湿性决定服装的穿着舒适性,而常规水性聚氨酯的透湿性较差,需要对其进行改性获得透湿性优异的涂层。本文采用CaCl₂和十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS-17)对硅藻土进行改性,研究了改性条件对硅藻土结构和性能的影响,将调湿性能较好的改性硅藻土(FAS-17-CaCl₂-D)与PU复合,研究复合膜的透湿性。结果表明：采用质量浓度为30wt%CaCl₂和0.8wt%FAS-17改性的硅藻土综合性能最好,改性后硅藻土的比表面积、孔隙结构增大,调湿性能提高,FAS-17表面疏水修饰进一步强化了其调湿作用。将性能最好的FAS-17-CaCl₂-D与PU复合后,FAS-17-CaCl₂-D/PU透湿性随着FAS-17-CaCl₂-D用量的增加先增大后减小,复合膜的疏水性提高。1%FAS-17-CaCl₂-D与PU复合制备的复合膜透湿率最大,...     

氢氧化铝包覆改性聚磷酸铵及其在阻燃聚丙烯中的应用研究

针对聚磷酸铵(APP)有一定的水溶解性和阻燃效率不高等问题, 提出了采用氢氧化铝(ATH)包覆改性APP的方法。X射线荧光光谱(XRF)和扫描电镜(SEM)分析结果显示, 在APP颗粒表面实现了ATH的包覆改性。测试表明, ATH包覆改性后的APP溶解度明显下降, 比表面大幅增加。将改性后的APP与双季戊四醇(DPER)复配, 作为膨胀阻燃剂添加到PP中, 阻燃PP的燃烧性能测试结果表明: 阻燃剂总添加量为25%时, 包覆ATH的APP使阻燃PP 3.2 mm样条的垂直燃烧级别从V-1提高到V-0, 氧指数(LOI)从26.6%增加到31.8%, 热释放速率峰值(PHRR)从475 kW/m²下降至308 kW/m², 下降了约35%。对阻燃PP的燃烧残炭研究说明, APP经ATH包覆改性后, 促进了阻燃PP在燃烧时形成更加完整均匀的炭层, 因而改善了阻燃性能。     

聚硼硅氧烷与有机磷酸酯阻燃剂复配协同阻燃PC

将聚硼硅氧烷(PB)阻燃剂分别与三种有机磷酸酯(OPP)阻燃剂进行复配,并将此复合阻燃剂添加到聚碳酸酯(PC)中制备了阻燃PC材料(FR-PC)。采用极限氧指数(LOI)和锥形量热分析研究了PB对OPP/PC体系的协效阻燃作用。结果表明,在阻燃剂总量为5%(质量分数)时,添加占阻燃剂总量25%(质量分数)以上的PB可以提高OPP/PC体系的LOI。PB阻燃剂具有促进成炭的作用,可使OPP/PC复合体系在燃烧过程中释放的烟、热以及CO有不同程度的降低,燃烧过程趋于平缓,尤其使体系的烟释放量显著降低,三种OPP/PC阻燃体系的总烟释放量分别下降30%~50%,大大降低了火灾的危害性。添加适量PB能够提高OPP/PC体系的拉伸强度、弯曲强度及维卡软化点温度,并且使PC复合阻燃材料的透光率有所提高,保持了PC良好的透明性。     

纳米SiO2与间苯二酚-双(二苯基磷酸酯)对聚碳酸酯-ABS合金的协同阻燃机制

选用以凝聚相阻燃机制为主的间苯二酚-双(二苯基磷酸酯)(RDP)作为阻燃剂,纳米SiO₂为协效剂,以熔融共混法制备了聚碳酸酯(PC)-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)阻燃合金。通过垂直燃烧(UL94)和锥形量热测试(Cone)探究了纳米SiO₂与RDP复配对PC-ABS合金阻燃性能和燃烧行为的影响。采用SEM观察燃烧残炭的微观形貌,用EDS分析炭层表面元素含量的变化,进一步探究了纳米SiO₂与RDP在PC-ABS凝聚相中的协效阻燃机制。通过拉伸性能和冲击性能测试研究纳米SiO₂与RDP复配对PC-ABS合金力学性能的影响及甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)对PC-ABS合金的增韧增容作用。结果表明,纳米SiO₂与RDP可以在凝聚相中形成Si—O—P化合物,对PC-ABS合金的燃烧炭层起到增强作用,从而改善PC-ABS合金的阻燃性能;适量MBS的加入可以提高PC-ABS合金的冲击强度和断裂伸长率,但会降低其阻燃性能。      

高阻燃涤纶/芳砜纶交织面料的制备及性能研究

为了制备高阻燃交通工具内饰面料,以阻燃涤纶为经纱,阻燃涤纶/芳砜纶为纬纱进行交织;研究芳砜纶含量对面料阻燃和力学性能的影响,并确定涤纶、芳砜纶最佳配比为1∶1。为了进一步提高面料的阻燃性能,采用非离子水性聚氨酯乳液、聚磷酸铵、三聚氰胺、氢氧化镁等为原料,按一定比例复配成阻燃涂层胶,并对上述最佳配比的阻燃涤纶/芳砜纶交织面料进行阻燃涂层整理;研究涂层面料的阻燃和力学性能,并观察面料的燃烧过程。结果表明,芳砜纶提高了面料的阻燃性能,但却降低了面料的力学性能,极限氧指数LOI最大值达27。阻燃涂层胶进一步提高了面料的阻燃性能,极限氧指数LOI最大值接近29.5,燃烧时无烟、熔滴微量。最佳阻燃工艺:经纱采用阻燃涤纶,纬纱采用芳砜纶,阻燃涂层胶用量为160g/m2,涂层轧车压力0.3MPa、浸渍时间0.5h,预烘温度100℃、时间4min,焙烘温度170℃、时间3min。     

聚硼硅氧烷与有机磷酸酯阻燃剂复配协同阻燃聚碳酸酯

将聚硼硅氧烷(PB)阻燃剂分别与三种有机磷酸酯(OPP)阻燃剂进行复配, 并将此复合阻燃剂添加到聚碳酸酯(PC)中制备了阻燃PC材料(FR-PC)。采用极限氧指数(LOI)和锥形量热分析研究了PB对OPP/PC体系的协同阻燃作用。结果表明: 阻燃剂总质量分数为5%时, 添加质量分数1.25%以上的PB可以提高OPP/PC体系的LOI; PB阻燃剂具有促进成炭的作用, 可使OPP/PC复合体系在燃烧过程中释放的烟、热以及CO有不同程度的降低, 燃烧过程趋于平缓, 尤其使体系的烟释放量显著降低, 三种OPP/PC阻燃体系的总烟释放量下降31.8%~51.0%, 大大降低了火灾的危害性; 添加适量PB能够提高OPP/PC体系的拉伸强度、弯曲强度及维卡软化点温度, 并且使PC复合阻燃材料的透光率有所提高, 保持了PC良好的透明性。     

Al(H2PO2)3/聚氨酯弹性体复合材料的制备及阻燃性能

采用熔融共混技术,将Al（H₂PO₂）₃引入聚氨酯热塑性弹性体,制备了一系列次磷酸铝/聚氨酯弹性体复合材料（Al（H₂PO₂）₃/TPU）。采用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）、锥形量热测试、TG和SEM研究了Al（H₂PO₂）₃对Al（H₂PO₂）₃/TPU复合材料阻燃性能及热稳定性的影响,采用力学测试研究Al（H₂PO₂）₃对其力学性能的影响。阻燃测试表明,Al（H₂PO₂）₃可以有效提高Al（H₂PO₂）₃/TPU复合材料的阻燃性能。当Al（H₂PO₂）₃添加量为20wt%时,Al（H₂PO₂）₃/TPU复合材料UL-94级别达到V-0级,LOI达到30.5vol%。热重测试表明,Al（H₂PO₂）₃的加入会导致复合材料热分解温度降低,但其残炭率有明显升高。锥形量热测试表明,Al（H₂PO₂）₃的加入有效降低复合材料热释放速率峰值（pHRR）和总热释放（THR）,并明显提高其火灾安全性能,其中20wt% Al（H₂PO₂）₃/TPU的pHRR和THR相对纯TPU分别下降65.7%和20.2%。SEM表明,Al（H₂PO₂）₃/TPU复合材料炭渣致密性有明显提高。在此基础上,采用TGA-FTIR联用分析Al（H₂PO₂）₃/TPU复合材料阻燃机制,研究发现,Al（H₂PO₂）₃在燃烧过程中可以有效促进TPU裂解产物成炭,降低可燃性气体生成量,从而提高复合材料阻燃性能。     

含磷纳米复合物/聚氨酯弹性体复合材料的制备与阻燃性能EI北大核心CSCD

将自制的DOPO-MMT纳米复合物添加到聚氨酯弹性体中,得到新型聚氨酯弹性体复合材料。并分别与添加了DOPO、蒙脱土(MMT)和DOPO与MMT的物理混合物等的3种体系的阻燃效果作了对比研究,探讨了各体系的阻燃性能及阻燃机理。研究表明,使用纳米复合的DOPO-MMT阻燃剂,阻燃效果要明显优于单独添加DOPO、MMT和物理混合的DOPO和MMT阻燃剂。这是因为DOPO-MMT在聚氨酯中实现了MMT纳米级别的分散,DOPO的气相阻燃和MMT的凝聚相阻燃共同作用抑制了燃烧过程,使得聚氨酯复合材料的UL-94垂直燃烧达到V-2级别,锥形量热测试中有最低的热释放速率和热释放量,材料获得了良好的阻燃效果。     

金属氧化物对膨胀阻燃涂层耐火及成炭性能的影响

金属氧化物(MO)可显著影响膨胀阻燃体系的热解成炭过程, 进而改善膨胀阻燃涂层的耐火性能。将Fe₂O₃、ZnO、TiO₂分别添加到双环笼状磷酸酯膨胀阻燃环氧涂层中, 研究了MO对涂层耐火及成炭性能的影响规律。燃烧背温测试结果表明, MO可产生显著的协效耐火作用, 三种MO对耐火性能的增效能力为Fe₂O₃>ZnO>TiO₂。热失重(TGA), 激光拉曼光谱(LRS)和X射线光电子能谱(XPS)分析表明, MO促进了残炭的耐高温氧化性能及类石墨化程度的提高, 增加了涂层的高温残炭量, 三种MO提升涂层成炭性能的能力为Fe₂O₃>ZnO>TiO₂。     

含磷纳米复合物/聚氨酯弹性体复合材料的制备与阻燃性能

将自制的DOPO-MMT纳米复合物添加到聚氨酯弹性体中,得到新型聚氨酯弹性体复合材料。并分别与添加了DOPO、蒙脱土(MMT)和DOPO与MMT的物理混合物等的3种体系的阻燃效果作了对比研究,探讨了各体系的阻燃性能及阻燃机理。研究表明,使用纳米复合的DOPO-MMT阻燃剂,阻燃效果要明显优于单独添加DOPO、MMT和物理混合的DOPO和MMT阻燃剂。这是因为DOPO-MMT在聚氨酯中实现了MMT纳米级别的分散,DOPO的气相阻燃和MMT的凝聚相阻燃共同作用抑制了燃烧过程,使得聚氨酯复合材料的UL-94垂直燃烧达到V-2级别,锥形量热测试中有最低的热释放速率和热释放量,材料获得了良好的阻燃效果。     

新型磷氮型阻燃剂的制备及其阻燃聚氨酯泡沫塑料

以三（2-羟乙基）异氰尿酸酯（THEIC）和苯氧基磷酰二氯（PDCP）为主要原料,合成了一种新型磷氮型阻燃剂（PNFR）,借助FTIR、核磁共振光谱（1H-NMR、31P-NMR）对其结构与组成进行了表征。将PNFR与聚磷酸铵（APP）复配用于制备聚磷酸铵-新型磷氮型阻燃剂阻燃聚氨酯泡沫（APP-PNFR/PUF）复合材料,通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧测试、锥形量热和热失重分析对APP-PNFR/PUF复合材料的阻燃性能和热性能进行了研究。结果表明:成功获得了PNFR;此外,PNFR的TGA表明PNFR在N₂气氛下的初始分解温度为249℃,800℃时的残炭量可达33.7%,其具有较高的热稳定性能。APP-PNFR的加入能有效改善PUF的阻燃性能,且当PNFR的添加量与组合聚醚的质量比为7.5%时,可获得综合性能较好的阻燃PUF材料,其中LOI从19%提高至24%,UL-94垂直燃烧等级达到V-0级,热释放速率峰值从110.6 kW/m2降低到94.5 kW/m2;同时,APP-PNFR/PUF3在N₂气氛下的初始分解温度提高了6℃,最大分解速率降低了16.3%,800℃时的残炭量可达33.5%。PNFR的加入不会削弱PUF的物理力学性能。      

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...     

工业废碱渣高密度纤维板制备与阻燃性能

以工业废碱渣(主要组分为氢氧化铝(Al(OH₃)))、 硼酸锌(2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O)、 硼酸(H₃BO₃)等为阻燃剂, 制备出具有良好阻燃性能的阻燃高密度松木纤维板(HDF), 对其物理及力学性能、 阻燃性能、 残炭形貌等进行了分析表征。结果表明: 在满足物理及力学性能的条件下, 废碱渣Al(OH₃)与2ZnO·3B₂O₃·3.5H₂O和H₃BO₃之间具有良好的阻燃协效性, 提高了纤维板的成炭性, 残炭量达到22.2%, 降低了总释热量, 降低幅度为32%, 使其氧指数提高到36.4%, 垂直燃烧等级达到V-0级。      

双DOPO结构化合物的合成及对PET织物阻燃性能与机理

为提高对苯二甲酸乙二醇酯(PET)织物的阻燃抗熔滴性能,以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和对二甲醛(TDCA)合成了一种双DOPO结构的磷系阻燃剂(TDCA-DOPO),将其与三聚氰胺(MEL)复配,然后采用聚氨酯作为涂层剂,得到阻燃涂层剂用于PET织物阻燃。结果表明,当两种阻燃剂的质量比为2∶1,总添加量为20%时,极限氧指数提高到28.5%,在垂直燃烧试验中,阻燃涂层抑制了PET织物燃烧时熔滴滴落现象。SEM和EDS的结果显示,阻燃涂层在PET织物上均匀分布。从氮气气氛中的热重分析来看,阻燃PET织物在较高温度区的残炭率由6.5%增加到11.7%。残炭的SEM结果显示阻燃涂层促进PET织物形成膨胀性炭层。根据热裂解气相色谱、残炭的Raman 和 XPS数据分析结果,复合阻燃涂层在气相上生成含磷碎片与不可燃气体,并促进PET织物形成膨胀致密的炭层,同时具有气相与凝聚相阻燃效果。本研究内容可为PET阻燃抗熔滴剂的开发提供指导。