单层和双层包覆ZnSnO_3微胶囊对PVC膜阻燃及抑烟性能影响

采用极限氧指数(LOI)值、垂直水平燃烧测试、烟密度测试(SDR)、SEM、TG分析,研究了单层ZnSnO_3@Mg(OH)_2微胶囊和双层ZnSnO_3@Mg(OH)_2@三聚氰胺甲醛树脂(MF)微胶囊对聚氯乙烯(PVC)膜的阻燃及抑烟性能的影响。结果表明,ZnSnO_3@Mg(OH)_2和ZnSnO_3@Mg(OH)_2@MF微胶囊能有效提高PVC膜阻燃、抑烟、抗熔滴、自熄性能;且随着单层或双层微胶囊含量的增加,ZnSnO_3@Mg(OH)_2/PVC和ZnSnO_3@Mg(OH)_2@MF/PVC膜的极限氧指数增加,但其烟密度和自熄时间降低。TG结果表明,随着微胶囊含量增加,ZnSnO_3@Mg(OH)_2/PVC和ZnSnO_3@Mg(OH)_2@MF/PVC膜的初始降解温度向低温偏移,且其残炭量增加。ZnSnO_3@Mg(OH)_2/PVC和ZnSnO_3@Mg(OH)_2@MF/PVC膜的残炭SEM表明,添加ZnSnO_3@Mg(OH)_2和ZnSnO_3@Mg(OH)_2@MF微胶囊能有效地促进材料燃烧时产生致密碳层,不仅可以抑制氧气和热量进入PVC膜内部,而且可以抑制可燃性气体向PVC膜外逸出。SEM和拉伸强度结果显示,双层微胶囊可有效改善无机粒子在PVC基体中的分散性和相容性。     

磷钼酸铵在半硬质聚氯乙烯中阻燃-抑烟的应用

采用化学沉淀法制备磷钼酸铵(APM),并使用红外光谱与X射线衍射仪对其进行检测,结果表明,获得了磷钼酸铵,且其中含有结晶水与少量(NH4)_3PO_4(MoO_3)_(12)·4H_2O。将制备的磷钼酸铵与三氧化钼(MoO_3)、八钼酸铵(AOM)对半硬质聚氯乙烯(PVC)的抑烟性能、阻燃性能及热稳定性能进行对比,并分别通过烟密度、锥形量热及热失重分析表征,结果表明,PVC/APM的抑烟性能、阻燃性能及热稳定性能比PVC空白样、PVC/MoO_3及PVC/AOM更优异,使半硬质PVC的最大烟密度(MSD)与烟密度等级(SDR)分别降低至78.47与61.82;总释放热(THR)降低21.98%;添加5 phr APM后,半硬质PVC在700℃时的残炭量提升21.61%。     

锡酸锌对软聚氯乙烯的阻燃和抑烟作用

采用氧指数法、热重分析及烟密度测试法首次就锡酸锌对软聚氯乙烯(PVC)的阻燃抑烟行为进行了研究。发现锡酸锌不仅是软PVC的良好阻燃剂，更是一种性能优异的抑烟剂，添加15phr时，最大烟密度只是空白试样的32．5％，LOI为30．8％，有可能代替三氧化二锑用于软PVC的阻燃和抑烟。     

水滑石对软PVC阻燃性和热性能的影响

通过氧指数（LOI）和烟密度等级（SDR）的测定研究了水滑石阻燃剂对软PVC的阻燃消烟作用。通过对水滑石阻燃剂热性能以及阻燃处理后软PVC的热性能的测定，探讨了水滑石阻燃剂的阻燃抑烟机理。结果表明：阻燃处理后的样品具有较好的阻燃和消烟性能。水滑石阻燃剂对软PVC的阻燃消烟作用主要是由于水滑石受热脱出水蒸气和CO2，稀释氧气和可燃性气体同时吸收热量。在水滑石中掺杂Zn^2＋、Ni^2＋等金属离子后，Zn^2＋、Ni^2＋等离子对PVC降解的Lewis酸催化作用可进一步提高水滑石对软PVC的阻燃抑烟效率。     

纳米Mg(OH)_2-微胶囊红磷/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物阻燃复合材料的性能

以微米Mg(OH)_2(mMg(OH)_2)、纳米Mg(OH)_2(nMg(OH)_2)和微胶囊红磷(MRP)为无卤阻燃剂,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)为聚合物基体,通过熔融共混方法制备了一系列不同阻燃剂含量的Mg(OH)_2-MRP/EVA阻燃复合材料,采用极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热分析、热分析、SEM、拉伸试验、流变学分析等方法研究了复合材料的阻燃、力学和加工性能。结果表明,Mg(OH)_2阻燃剂用量相同时,nMg(OH)_2/EVA复合材料的阻燃和抑烟性能比mMg(OH)_2/EVA复合材料更好,但当Mg(OH)_2用量小于60wt%时,nMg(OH)_2/EVA和mMg(OH)_2/EVA复合材料的垂直燃烧等级都达不到V-0级。Mg(OH)_2本身的阻燃效率较低,nMg(OH)_2和MRP对EVA有非常显著的协同阻燃作用,二者掺杂比例适当时可大幅度降低Mg(OH)_2的用量。与nMg(OH)_2/EVA复合材料相比,nMg(OH)_2-MRP/EVA复合材料燃烧时能够生成连续致密的炭层,覆盖在材料表面形成防火屏障,提高其阻燃性能。nMg(OH)_2的热分解反应对nMg(OH)_2-MRP/EVA复合材料的燃烧性能有极其重要的影响。当nMg(OH)_2热分解后再加入到MRP/EVA体系中时,nMg(OH)_2-MRP/EVA复合材料的阻燃和抑烟性能均急剧降低。当nMg(OH)_2∶MRP∶EVA的质量比为40∶10∶100时,nMg(OH)_2-MRP/EVA复合材料同时具有优异的阻燃性能、力学性能和加工性能,可满足实际应用的需要。     

硼酸锌/三氧化钼复配型阻燃抑烟剂对聚氯乙烯燃烧性能的影响

利用极限氧指数、热失重测试、建筑材料烟密度等级测试、扫描电镜等方法研究了硼酸锌(ZB)和三氧化钼(Mo O3)对聚氯乙烯(PVC)燃烧性能的影响。研究结果表明,ZB和Mo O3都具有较好的阻燃效果,ZB的阻燃效果优于Mo O3;而Mo O3的抑烟效果优于ZB,二者具有较好的协同抑烟作用,当添加10 phr配比为2∶8的ZB/Mo O3时,可使PVC体系的最大烟密度值(MSD)从58.07降到37.84,烟密度等级(SDR)从45.06降低到27.02,燃烧后物质的质量残留量大幅度提高。添加ZB和Mo O3的PVC燃烧后,表面会形成一层致密的结构,该结构有利于阻止外界环境中的氧气和热量进入材料内部;材料内部会形成更小的孔洞,进一步证明了ZB和Mo O3的加入使材料燃烧后的炭层结构更加致密,不易坍塌。     

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。     

硼-氮阻燃剂与氢氧化镁协同阻燃环氧树脂

将硼-氮阻燃剂2,4,6-三(4-硼酸-2-噻吩)-1,3,5-三嗪(3TT-3BA)与Mg(OH)_2进行复配,然后将其添加到环氧树脂(EP)中,通过热重分析、锥形量热、极限氧指数、垂直燃烧等测试方法,研究了3TT-BA/Mg(OH)_2复配体系对EP的阻燃性能。研究发现,3TT-3BA与Mg(OH)_2具有协同阻燃作用,添加10%3TT-3BA/10%Mg(OH)_2到EP中,其极限氧指数达到了32.5%,垂直燃烧达到了UL94 V-0等级。同时,3TT-BA/Mg(OH)_2复配体系还能有效减小EP热释放速率、热释放总量和生烟总量。通过扫描电镜等手段探讨了3TT-BA/Mg(OH)_2复配体系的阻燃机理。     

PVC/阻燃抑烟剂体系的力化学改性

研究了高能振磨作用对PVC／硼酸锌(ZB),PVC／三氧化二锑(Sb2O3)-三氧化钼(MoO3)以及PVC／Sb2O3-MoO3-ZB体系阻燃抑烟性能和力学性能的影响。结果表明,高能振磨可使PVC与ZB、Sb2O3或MoO3分子闯产生化学键合,增强了PVC基体与阻燃抑烟荆ZB,Sb2O3-MoO3,Sb2O3-MoO3-ZB之同的界面相互作用,促进了阻燃抑烟荆(FRs)在PVC中的分散,使PVC／FRs体系的烟密度(Dm)值降低,极限氧指数(LOI)值以及抗冲击强度,拉伸强度,断裂伸长率得到明显提高。     

水滑石在膨胀阻燃涂料中的阻燃抑烟性能的研究

以环氧树脂为基料,聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)/三聚氰胺(MEL)为阻燃体系,镁铝水滑石(LDH)为阻燃抑烟协效剂制备了膨胀型阻燃涂料,重点研究了水滑石在膨胀阻燃涂料中的阻燃抑烟作用。通过大板燃烧法及烟密度分析了LDH对阻燃涂料的耐燃性能及烟密度的影响,采用热失重分析评估了涂料的热稳定性,运用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征了涂料燃烧后炭层的微观结构及残炭成分组成。实验结果表明,LDH的加入明显提高了涂料的阻燃性能与抑烟性能。LDH添加量为50份时,涂料的耐燃时间延长到165 min,烟密度等级(SDR)降低了33%左右。     

一种新型ZHS-MF复合阻燃剂的制备及其在软质PVC中的应用

采用化学沉淀法合成了纳米羟基锡酸锌(ZHS), 然后以纳米ZHS为无机核, 以三聚氰胺-甲醛树脂(MF)为有机壳层, 构筑了一种新型的ZHS-MF复合阻燃剂, 并将其用作软质聚氯乙烯(PVC)的阻燃添加剂进行了阻燃性能研究。XRD、TEM、FTIR、TG测试结果表明, 所制备的产物为MF包覆ZHS的复合结构, ZHS质量分数约为35%。极限氧指数(LOI)测试结果表明, 随着阻燃剂ZHS-MF添加量的增加, PVC的LOI逐渐上升, 由纯PVC的23.8%上升到29.6%, 表明ZHS-MF对PVC具有很好的阻燃效果。在相同LOI条件下ZHS-MF中ZHS实际含量比实际需要的ZHS明显减少, 说明MF的包覆层与ZHS起到了协同阻燃作用。烟密度等级(SDR)测试结果表明, 在ZHS-MF添加量为15%时, 经MF包覆的ZHS对PVC的抑烟性能优于未包覆的ZHS, 说明MF的包覆层与ZHS起到了协同抑烟作用。     

八钼酸蜜胺、Cu2O与Fe2O3对PVC协同抑烟作用的研究

锥形量热仪可在模拟真实火情下综合测量材料燃烧时的热和烟释放的动态情况，NBS烟箱测量的是材料在静态封闭体系内烟密度的变化。二者结合能较全面地评价抑烟剂的综合作用效果。Kc(八钼酸蜜胺)和Cu2O的阻燃和抑烟性能优良。Kc和Cu2O以及Kc和Fe2O3之间都有较明显的协同抑烟作用，但协同阻燃作用不甚明显，其原因在于它们协同促进了PVC碳骨架的交联并成炭。     

硼酸锌对PVC力学及阻燃性能的影响

通过ＴＧＡ、极限氧指数测定、ＳＥＭ和力学性能测定研究了ＰＶＣ／硼酸锌体系的热降解行为、阻燃性能和力学性能。研究结果表明，在ＰＶＣ中加入５％经偶联剂和振磨处理的硼酸锌，ＰＶＣ的冲击强度、拉伸强度和极限氧指数均得到了明显提高。ＰＶＣ中加入硼酸锌后，在ＰＶＣ热降解过程中、硼酸锌释放出的结合水能吸收ＰＶＣ放出的氯化氢，生成的氯化锌使ＰＶＣ脱氯化氢的反应活化能降低，反应速度加快，但使ＰＶＣ脱氯化氢后分子链倾向于形成反式多烯链结构，有利交联和炭化反应，使ＰＶＣ热失重明显减少，成炭量增加。硼酸锌可以用作ＰＶＣ的阻燃和抑烟剂。     

羟基锡酸钴在软质聚氯乙烯中的高效阻燃消烟作用

通过共沉淀法制备了亚微米尺寸的羟基锡酸钴（CHS）阻燃剂,并将其应用于软质聚氯乙烯（PVC）中,制得CHS/PVC复合材料。采用极限氧指数仪（LOI）、锥形量热仪、TG和拉伸仪研究了CHS/PVC复合材料的阻燃性能、热稳定性和力学性能。结果表明,CHS可以有效提高CHS/PVC复合材料的阻燃性能,并对CHS/PVC复合材料的力学性能保护较好;与空白PVC相比,当CHS添加量（CHS与PVC质量比）为10%时,CHS/PVC复合材料的LOI增加了2.3%,热释放速率峰值和烟释放速率峰值分别下降了39.6%和57.4%。这主要是由于CHS受热后脱除的水具有冷却和稀释热量的作用;另一方面在燃烧过程中生成的CoCl₂可以有效催化PVC早期分解,形成更加致密且连续的残炭,从而有效抑制PVC的燃烧。      

铝酸钴对软聚氯乙烯阻燃热降解性影响

通过活性炭模板法制备出尖晶石型铝酸钴阻燃剂。将其应用于软聚氯乙烯(PVC)的阻燃研究。当添加10 g铝酸钴时,软PVC的阻燃、消烟和力学性能最佳。通过热重-红外和扫描电镜对阻燃前后的热降解过程进行研究,表明,阻燃处理后,软PVC样品的初始降解温度提前,高温时的剩炭量增加;降解过程中释放HCl和-CH_3气体碎片的最大释放峰温度提前,并且气体的释放量减少,降解过程中形成稳定的炭层,阻止了内部可燃气体与外部的氧气接触,达到良好的阻燃消烟性能。     

水菱镁石-Mg(OH)_2协同聚乙烯阻燃复合材料的性能与分解行为

以水菱镁石(HM)和Mg(OH)_2为阻燃剂,利用双螺杆挤出机制备了一系列HM-Mg(OH)_2协同聚乙烯(PE)阻燃复合材料。采用垂直燃烧仪、极限氧指数仪、锥形量热仪和拉伸性能测试仪分别测试了HMMg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的阻燃性能和拉伸性能,采用热重分析仪研究了HM-Mg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的热分解行为。结果表明,HM与Mg(OH)_2以适当比例复配作为阻燃剂能在更宽的燃烧温度范围内发生分解,起到更好的阻燃效果,在极限氧指数和拉伸强度不变的前提下,HM-Mg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的成本大幅下降。两种阻燃剂协同可以减少复合材料点燃初期的无效甚至负面分解,保留了HM分解产物对PE基体高温下分解的抑制作用,同时还可以在燃烧区域表面形成较为稳定和不易破坏的鳞片状保护层,加之复合阻燃剂总体更高的总分解释放率,多种因素共同作用,使复合材料的阻燃效果提高。当HM和Mg(OH)_2以质量比1∶2协同且用量达到复合材料总质量的60wt%时,HM-Mg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的极限氧指数为28%,垂直燃烧级别达到UL-94V-0级,拉伸强度达到28.8 MPa。