笼状季戊四醇磷酸酯-可膨胀石墨协同阻燃天然橡胶

以笼状季戊四醇磷酸酯（PEPA）和可膨胀石墨（EG）构成协同阻燃体系添加到天然橡胶（NR）中制备EG-PEPA/NR复合材料。通过极限氧指数（LOI）和垂直燃烧（UL-94）测试、热失重和锥形量热分析、拉伸测试及残炭的SEM观察和FTIR检测,考察了不同质量配比的PEPA和EG对EG-PEPA/NR复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,当PEPA与EG以33：7的质量比添加到NR中时,EG-PEPA/NR复合材料的阻燃性能和力学性能最好。EG-PEPA/NR复合材料的LOI达到28.1%,UL-94达到V-0级,600℃时残炭量从27.5%提高到33.6%,总热释放量和热释放速率峰值分别为96.2 MJ·m^-2和512.4 kW·m^-2,相比于纯NR分别降低了22.2%和40.3%,拉伸强度和断裂伸长率也分别达到13.8 MPa和368%。     

白度化包裹红磷/膨胀型阻燃剂协效阻燃ABS的研究

采用极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧UL-94测试、热重分析(TG)和锥形量热仪(CCT)测试研究了膨胀阻燃剂(IFR)/白度化包裹红磷(WMRP)对ABS复合材料的阻燃性能和热稳定性的影响。其中IFR是由硅包裹APP(SiMCAPP)和可膨胀石墨(EG)以质量比为1∶3的比例组成的。结果表明,固定IFR和WMRP总质量分数为15%时,当WMRP的添加量为3%(wt,质量分数,下同)时,阻燃ABS复合材料LOI值最大为30.2%,UL-94测试达到V-0级,阻燃材料在700℃的残炭率为23.7%。锥形量热仪实验表明,相对于纯ABS添加3%WMRP的复合材料其最大热释放速率降低至201.8KW/m~2,总的热释放速率降低至60.7MJ/m~2,总烟释放量降低了47.9%。研究结果显示WMRP与膨胀阻燃剂之间存在阻燃协效作用,加入适量的WMRP可以提高膨胀阻燃剂阻燃效果。     

介孔分子筛和Cr_2O_3协同膨胀阻燃体系对阻燃天然橡胶性能的影响

用介孔分子筛(MCM-41)和Cr_2O_3协同膨胀型阻燃体系(IFR)对天然橡胶(NR)进行阻燃。为研究MCM-41和Cr_2O_3的阻燃协同作用,使用不同组分的两种协效剂协同IFR阻燃天然橡胶。对阻燃体系分别进行氧指数测试、热重分析、锥形量热分析、拉伸测试和残炭扫描分析。研究结果表明:天然橡胶单纯添加IFR时,其力学性能大幅下降,热学性能也没有显著提升。然而随着Cr_2O_3和MCM-41添加量的增加,橡胶基体的拉伸强度和断裂伸长率均有所改善,在IFR添加量为36%(与天然橡胶的质量比)、MCM-41添加量为1%,Cr_2O_3为3%时,IFR-MCM-41-Cr_2O_3复合阻燃剂的阻燃效果最好,热释放速率峰值和热释放总量均明显下降,IFR-MCM-41-Cr_2O_3/NR复合材料燃烧后,炭层发泡均匀且致密,极限氧指数(LOI)可以达到26.5%,垂直燃烧(UL-94)为V-0级。     

含DOPO/吲哚的磺胺类化合物的合成及阻燃环氧树脂

以吲哚-3-甲醛、磺胺胍和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料,合成了一种含DOPO/吲哚的磺胺类化合物(SIAD),并制备了环氧树脂(EP)/SIAD复合材料。加入6%SIAD后,EP/SIAD-6复合材料通过UL-94 V-0等级测试,LOI值提升至32%,其峰值放热率(535 kW/m²)、总热释放(64.2 MJ/m²)和平均有效燃烧热(18.1 MJ/kg)值较纯EP分别下降了37.3%,33.6%和22.5%,呈现出良好的火灾安全性。SIAD通过释放出含磷自由基和不可燃性气体等起到气相阻燃作用,同时通过促进形成致密的连续炭层在凝聚相中起到阻燃作用。     

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。     

用氧化淀粉作成炭剂制备阻燃环氧树脂的研究

研究了采用氧化淀粉作为成炭剂,与密胺树脂包覆的聚磷酸铵复配后制备阻燃环氧树脂。结果表明,采用6.25%OST3和6.25%MFAPP复配的膨胀型阻燃剂制备的阻燃环氧树脂的阻燃性能最好,所制备阻燃环氧树脂的LOI为29.5%,能通过UL-94V-0级,热释放速率峰值为400kW/m2,总热释放量为13.4MJ/m2,点燃时间最短,仅为22s。     

香草醛衍生含磷席夫碱的合成及与DOPO协效阻燃环氧树脂

本文以苯基磷酰二氯、香草醛和4-氨基苯酚为主要原料,合成了一种含磷席夫碱阻燃剂(PH-VAN-AP),并采用红外光谱、核磁共振氢谱和核磁共振磷谱证明其结构符合预期。将DOPO与PH-VAN-AP作为复配阻燃剂PH/DOPO加入环氧树脂(EP)中,通过垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)和锥形量热测试(CCT)对其阻燃性能进行了表征,并利用热失重和差示扫描量热分析了环氧树脂的热稳定性、热降解过程及玻璃化转变温度(Tg)。结果表明,PH/DOPO兼有气相和凝聚相2种阻燃机理,能有效提高EP的燃烧性能。具体而言,当仅添加PH/DOPO至体系的3%(质量分数)时,顺利通过了UL-94测试并达到V-0等级,其LOI由24.7%提高至34.8%。此外,峰值热释放速率(PHRR)和总热释放(THR)分别降低了257 kW/m²和8 MJ/m²,材料的残留量提高了6.8%。添加3%的PH/DOPO,环氧树脂的Tg由149.5℃降至148.1℃,变化不大,表明PH-VAN-AP一定程度上改善了由于DOPO加入EP后导致Tg下降的问题。     

无卤阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫复合材料的制备及性能表征

为使得乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)泡沫复合材料具有阻燃功能,分别添加膨胀石墨-聚磷酸铵(EGAPP)和膨胀石墨-聚磷酸铵-热塑性淀粉(EG-APP-TPS)两种不同复配阻燃剂,通过熔融共混和硫化发泡制备了无卤阻燃EVA泡沫复合材料。采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热分析质谱联用(TG-MASS)及扫描电镜(SEM)测试等对EG-APP/EVA及EG-APP-TPS/EVA泡沫复合材料进行表征。结果表明:EG-APP复配阻燃剂添加量为30wt%、EG与APP质量比为1∶4时,EG-APP/EVA泡沫复合材料的LOI达28.1%,UL-94为V-1级;而当EG-APP-TPS复配阻燃剂添加量同为30wt%,EG、APP与TPS质量比为1∶4∶1时,EG-APP-TPS/EVA泡沫复合材料的LOI可达29.3%,UL-94为V-0级。TG-MASS和SEM分析表明:EG、APP和TPS在气相和固相中均具有显著的协同阻燃作用。     

氢氧化镁阻燃聚苯并噁嗪

采用锥形量热测试和垂直燃烧法UL-94研究了氢氧化镁对苯并噁嗪树脂阻燃性能的影响。结果表明,加入氢氧化镁后苯并噁嗪树脂的垂直燃烧时间缩短,阻燃性提高,当氢氧化镁加入量大于等于20%时,阻燃性达到UL-94V0级。锥形量热的测试结果表明,加入20%氢氧化镁后,聚苯并噁嗪的引燃时间由33s延长至52s;热释放速率的最大值由635.4kW/m2降低至255.93kW/m2;总释热量由99.1MJ/m2降低为67.72MJ/m2;总烟释放量由2578.5m2/m2降低至1686.19m2/m2。对于苯并噁嗪树脂而言,氢氧化镁是一类既阻燃又抑烟的环境友好型阻燃剂。     

膨胀型阻燃聚乙烯MWNT复合材料的阻燃性及燃烧性能研究

利用本实验室最近合成的两种新型阻燃剂（SPS和PTEN）与聚磷酸铵㈣及碳纳米管（MWNT）复配，并应用于低密度聚乙烯（LDPE），得到膨胀型阻燃LDPE／MWNT复合材料。通过氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）、锥形量热试验（CONE）对膨胀型阻燃LDPE／MWNT复合材料的阻燃性能和燃烧性能进行了研究。结果表明，在该膨胀型阻燃体系中，IFR与MWNT之间存在明显的协效阻燃作用，并且大大降低了低密度聚乙烯的可燃性和热释放速率（H刚时，而且燃烧后的残炭量大大增加。实验的最佳配方可使LDPE的氧指数值达30．6，UL-94达V-0级。     

含硅阻燃剂与膨胀型阻燃剂的协同阻燃性

采用测量极限氧指数(LOI)和锥形量热仪动态燃烧两种方法评价了含硅阻燃剂(SFR-H)与高聚磷酸铵/三聚氰胺氰尿酸盐(APP/MCA)膨胀阻燃体系在聚乙烯基体中的协同阻燃性,并通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(WAXD)和扫描电镜(SEM)分析炭层结构和成分来研究其协同阻燃机理。研究表明,SFR-H/APP/MCA协同阻燃体系可明显提高聚乙烯的LOI值和降低燃烧热释放速率,具有较好的协同阻燃性,两者在燃烧过程中一起热氧化分解,形成陶瓷状含硅、硼、磷元素的化合物,对表面膨胀炭层起着增强作用,同时也提高了膨胀炭层的热氧稳定性和阻隔性能,从而提高了阻燃效果。     

聚烯烃用含硅阻燃剂的阻燃机理

采用TGA、FT-IR、SEM和TGA-FTIR联用等方法对新型含硅阻燃剂(SFR-H)的阻燃机理研究表明,SFR-H为凝聚相成炭型阻燃剂。在受热或燃烧过程中,SFR-H能迁移到材料表面降解生成高热氧稳定性的残留覆盖物,还对LLDPE基体具有催化成炭作用,能迅速在材料表面形成一层连续致密阻隔炭层,起着有效的隔热隔质作用,从而通过延缓内部材料热分解来提高材料的阻燃性能。     

膨胀阻燃剂对EVA阻燃和力学性能的影响

以聚磷酸铵(APP)、三嗪系成炭发泡剂(CFA)和4A分子筛(4AZEO)作为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的膨胀阻燃剂(IFR)。采用氧指数、垂直燃烧研究了APP与CFA的不同配比、IFR不同添加量对阻燃材料阻燃性能的影响,并对其力学性能进行测试。当IFR总添加量为28%,APP/CFA质量比为3∶1时阻燃EVA材料显示出较好的阻燃效果,其氧指数为33.8,垂直燃烧达到UL-94V0级。采用热失重法证实了配比合理的膨胀阻燃剂能够促进EVA在高温时的成炭,最后采用扫描电镜法对残炭外貌进行了表征。     

聚烯烃阻燃剂及膨胀型阻燃剂的研究进展与展望

综述了国内外聚烯烃阻燃剂的现状，重点介绍了膨胀型阻燃剂的研究与开发的进程，叙述了一些典型的膨胀型阻燃剂体系及其特点，阐述了膨胀型阻燃剂的作用机理及在聚烯烃中应用的结果，从发展趋势看，阻燃剂的发展方向是无卤化、功能化、高效抑烟。     

Numerical Simulation of Transient Development of Flame,Temperature and Velocity under Reduced Gravity in a Methane Air Diffusion Flame

A methane air co flow diffusion flame has been numerically simulated with the help of an in-house developed code at normal gravity, 0.5 G, and 0.0001 G (microgravity) for the study of transient behavior of the flame in terms of flame shape, temperature profile and velocity (streamlines). The study indicates that lower is the gravity level, the higher is the time of early transience. The flame developments during transience are marked by the formation of a secondary flamelet at different heights above the primary flame at all gravity levels. The development of temperature profile at microgravity takes a much longer time to stabilize than the flame development. At normal gravity and 0.5 G gravity level, streamlines, during transience, show intermediate vortices which are finally replaced by recirculation of ambient air from the exit plane. At microgravity, neither any vortex nor any recirculation at any stage is observed. Centerline temperature plots, at all gravity levels during transience, demonstrate a secondary peak at some instants as a consequence of the secondary flamelet formation. The centerline velocity at microgravity decreases gradually during transience, unlike at other two gravity levels where the fall is very sharp and is indicative of negligible buoyancy at microgravity.     

阻燃剂及其阻燃机理的研究现状

近来关于阻燃剂及其阻燃机理越来越受人们的关注.综述了卤系、磷系、氮系、铝镁系、粘土类和膨胀石墨阻燃剂在高分子材料中的阻燃机理及其研究现状,并提出了增加复合材料在燃烧过程中的成炭倾向是今后聚合物阻燃设计的新思路.     

甲烷-空气火焰法合成纳米颗粒中火焰的数值模拟

基于甲烷-空气火焰法合成纳米颗粒的实验,建立了二维轴对称湍流火焰模型,在标准壁面函数和非平衡壁面函数的近壁面处理条件下采用RSM、Standard k-ε和RNG k-ε湍流模型对实验中的火焰进行数值模拟,给出了火焰温度场和火焰长度的数值计算结果。通过与实验结果对比,确定了用非平衡壁面函数下的RNG k-ε湍流模型进行火焰数值计算的合理性。用此模型对不同甲烷、空气流速下的火焰进行模拟,分析了影响温度场分布的主要因素,并与实验结果进行比较,两者相符,从而证明了该模型的有效性。     

硅系化合物阻燃聚碳酸酯及其阻燃机理

论述了含硅化合物(各类聚硅氧烷)阻燃PC(仅限于添加型)的特点、配方及性能,并详细讨论了硅化合物阻燃PC的机理。含硅阻燃PC的阻燃性、加工性及力学性能均佳,尤其是以冲击强度优异而著称。另外,此类PC生烟性及有毒气体生成量低,可机械回收,与环境兼容,唯售价较昂。聚硅氧烷系在凝聚相阻燃,交联成炭,且阻燃组分能在PC表面富集。含硅PC在高温下的异构化及Fries重排能有效促进PC的交联成炭阻燃。