无卤阻燃PES热熔胶的制备与阻燃性能

以聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)组成的膨胀阻燃体系(IFR)作为阻燃剂,以4A分子筛作为协效剂,制备了无卤阻燃共聚酯(PES)热熔胶。研究了IFR对PES阻燃性能的影响及4A分子筛的协效作用。结果表明,少量4A分子筛可促进IFR的阻燃作用。IFR添加量为30%时,阻燃PES氧指数达30.7%,垂直燃烧达V-0级,最大热释放速率大幅降低;加入3%的4A分子筛,氧指数达35.1%。热重分析(TG)、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)结果表明,少量4A分子筛可催化IFR酯化反应,促进体系形成致密炭层,高温时4A分子筛分解并参与成炭反应,稳定炭层。     

六(γ-氨丙基硅烷三醇)环三磷腈的制备及其在膨胀阻燃聚丙烯中的应用

以六氯环三磷腈、对羟基苯甲醛及γ-氨丙基硅烷三醇(KH553)为反应原料,合成了具有席夫碱结构的有机硅型成炭剂六(γ-氨丙基硅烷三醇)环三磷腈(HKHPCP)。以HKHPCP与聚磷酸铵(APP)的复配物为抗熔滴剂,以N-烷氧基受阻胺(NOR116)为阻燃协效剂,通过熔融共混技术制备了膨胀阻燃聚丙烯(PP)基复合材料(APP-HKHPCP-NOR116/PP)。利用FTIR、核磁共振(1 H和31P NMR)对HKHPCP的化学结构进行了表征。采用热失重、极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热、拉曼光谱和SEM研究了阻燃体系的热降解行为、阻燃性能及炭层的石墨化程度和致密性。HKHPCP的热失重结果表明,其在氧气氛围下的初始分解温度为300.2℃,1 000℃时残余率为34.8%。当添加总量为30wt%的阻燃剂时,APP-HKHPCP-NOR116/PP复合材料的极限氧指数(LOI)达到43%,且能通过UL-94V-0级,其热释放速率(HRR)、总热释放速率(THR)及烟释放速率(SPR)、总烟释放量(TSP)相比于纯PP分别降低了75.0%、50.5%和88.0%、80.8%,表现出显著的隔热、抑烟性能。APPHKHPCP-NOR116/PP复合材料燃烧后形成了高石墨化、致密的炭层。     

一种膨胀阻燃共聚酯热熔胶的制备与阻燃性能

以新型三嗪成炭发泡剂CFA和聚磷酸铵(APP)组成的膨胀阻燃体系n-IFR,4A分子筛作为协效剂,制备了无卤阻燃共聚酯(PES)热熔胶。研究了n-IFR含量对PES阻燃性能的影响及n-IFR/4A分子筛的协效作用。结果表明,少量4A分子筛可显著提升n-IFR的阻燃性能。阻燃剂添加量为25%时,阻燃PES氧指数达34.0%,垂直燃烧达V-0级和VTM-0级。锥形量热仪、热重分析、扫描电镜及X射线光电子能谱分析表明,少量4A分子筛可催化n-IFR酯化反应,促进体系形成具有很好抗氧化能力的致密炭层,进一步提高了凝聚相的阻燃性。     

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。     

复合金属氧化物对膨胀阻燃聚丙烯的协效作用

研究了复合金属氧化物(LDHO)对膨胀阻燃聚丙烯体系(PP/IFR)的协效作用。以层状复合氢氧化物(LDH)为前驱物通过焙烧法制备了2种LDHO,分别为镁铝LDHO(MgAl-LDHO)、镁铝铁LDHO(MgAlFe-LDHO),并通过X射线衍射对LDH和LDHO进行了表征,采用熔融共混法制备了PP/IFR/LDHO复合材料,通过极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、锥形量热等方法考察了复合材料的阻燃性能。结果表明,2种LDHO均可以提高PP/IFR体系的氧指数,并使最高热释放速率(PHRR)大幅度降低,其中MgAl-LDHO可使PHRR降低71%;热重分析表明,LDHO的加入提高了PP/IFR体系的分解温度及残炭在高温区的热稳定性,从而提高了体系热稳定性能。采用扫描电镜观察了残炭的形貌结构,发现添加LDHO后炭层更加致密、坚实,表明通过改善PP/IFR炭层的质量,LDHO起到了协效阻燃的作用。     

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。     

复合金属氧化物对膨胀阻燃聚丙烯的协效作用EI北大核心CSCD

研究了复合金属氧化物(LDHO)对膨胀阻燃聚丙烯体系(PP/IFR)的协效作用。以层状复合氢氧化物(LDH)为前驱物通过焙烧法制备了2种LDHO,分别为镁铝LDHO(MgAl-LDHO)、镁铝铁LDHO(MgAlFe-LDHO),并通过X射线衍射对LDH和LDHO进行了表征,采用熔融共混法制备了PP/IFR/LDHO复合材料,通过极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、锥形量热等方法考察了复合材料的阻燃性能。结果表明,2种LDHO均可以提高PP/IFR体系的氧指数,并使最高热释放速率(PHRR)大幅度降低,其中MgAl-LDHO可使PHRR降低71%;热重分析表明,LDHO的加入提高了PP/IFR体系的分解温度及残炭在高温区的热稳定性,从而提高了体系热稳定性能。采用扫描电镜观察了残炭的形貌结构,发现添加LDHO后炭层更加致密、坚实,表明通过改善PP/IFR炭层的质量,LDHO起到了协效阻燃的作用。     

膨胀阻燃剂与蒙脱土复合阻燃体系对环氧树脂阻燃抑烟性能的影响

以聚苯氧基磷酸联苯二酚酯(PBPP)与聚磷酸铵(APP)组成膨胀阻燃体系(IFR),同时为提高抑烟性能将一定量蒙脱土(MMT)引入阻燃体系中。将此体系应用到环氧树脂(EP)的阻燃改性中,以间苯二胺(m-PDA)为固化剂制得阻燃改性EP材料。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重(TG/DTG)、锥形量热(CONE)和扫描电镜(SEM)分别探究了材料的阻燃性能、热降解行为、燃烧行为以及微观形貌。结果表明:5%IFR+1%MMT(wt,质量分数,下同)的阻燃剂可使EP达到UL 94V-0级;10%IFR+1%MMT可将极限氧指数提高到29.2%;同时,改性EP的燃烧性能得到很大提高,平均热释放速率(AvHRR)下降了52.0%,热释放速率峰值(PkHRR)下降了33.2%,总烟产生量(TSP)下降了70.0%;炭层形态研究显示,改性后的EP燃烧后能形成致密、封闭的炭层,能有效阻碍热量释放与烟雾扩散。     

二氧化铈对环氧树脂膨胀阻燃材料的协效阻燃作用

研究了二氧化铈(CeO_2)对环氧树脂膨胀阻燃材料的阻燃成炭协效作用。研究表明,二氧化铈能提高环氧树脂膨胀阻燃材料的极限氧指数,二氧化铈添加量为1%时体系阻燃性能最佳,极限氧指数从26.3%提高到28.8%。二氧化铈还能降低环氧树脂膨胀阻燃材料的初始分解温度,提高体系的高温热稳定性和成炭性能。在体系中引入二氧化铈后,将高温后残炭通过扫描电镜表征其微观结构,证明体系生成了更多的连续致密的炭层结构。拉曼光谱分析的检测结果也证明加入二氧化铈后,复合材料体系在高温煅烧后残留的炭层具有更低的ID/IG值,石墨化程度更高,炭层结构致密规整。因此适量地加入二氧化铈可以提高环氧树脂膨胀阻燃材料的阻燃性能,促进生成更加致密稳定的炭层。     

二氧化铈对环氧树脂膨胀阻燃材料的协效阻燃作用EI北大核心CSCD

研究了二氧化铈(CeO_2)对环氧树脂膨胀阻燃材料的阻燃成炭协效作用。研究表明,二氧化铈能提高环氧树脂膨胀阻燃材料的极限氧指数,二氧化铈添加量为1%时体系阻燃性能最佳,极限氧指数从26.3%提高到28.8%。二氧化铈还能降低环氧树脂膨胀阻燃材料的初始分解温度,提高体系的高温热稳定性和成炭性能。在体系中引入二氧化铈后,将高温后残炭通过扫描电镜表征其微观结构,证明体系生成了更多的连续致密的炭层结构。拉曼光谱分析的检测结果也证明加入二氧化铈后,复合材料体系在高温煅烧后残留的炭层具有更低的ID/IG值,石墨化程度更高,炭层结构致密规整。因此适量地加入二氧化铈可以提高环氧树脂膨胀阻燃材料的阻燃性能,促进生成更加致密稳定的炭层。     

聚磷酸铵/次磷酸铝协效阻燃聚丙烯/木粉复合材料

以聚磷酸铵(APP)和次磷酸铝(AHP)为阻燃剂,马来酸酐接枝聚丙烯(MA-g-PP)为界面相容剂,通过熔融共混制备了聚丙烯(PP)/木粉(WF)复合材料。采用UL-94垂直燃烧、氧指数(LOI)、热重分析(TGA)探究了阻燃PP/WF复合材料的阻燃性和热分解过程。实验表明,当APP与AHP质量比为9∶1时,LOI值为28.3%,垂直燃烧UL-94达到V-0级。TGA和DTG测试表明,APP与AHP复配能降低木纤维的分解温度,使复合材料提前成炭,达到阻燃作用;加入APP与AHP的PP/WF复合材料的成炭率提高了141%,其高温稳定性也得到提高。通过SEM观察到,当m(APP)∶m(AHP)=9∶1时,木塑复合材料可形成致密的炭层,具有更好的隔热、隔氧作用,从而提高了阻燃性。结果表明在聚磷酸铵中加入少量的协效剂次磷酸铝可明显提高PP/WF复合材料的阻燃性。     

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。     

淀粉对聚乙烯膨胀阻燃体系降解和阻燃的影响

以淀粉作为膨胀阻燃体系中的成炭剂,聚代或部分代取了膨胀型阻燃剂中的季戊四醇,研究了淀粉对膨胀阻燃剂及其与线性低密度聚乙烯膨胀体系的热降解行为和阻燃性。研究表明,聚磷酸铵可明显地改变淀粉的热降解行为促进成炭;尽管淀粉可提高ＩＦＲ的成炭量和膨胀体系的膨胀倍数,但它却在一定程度上降低了ＬＬＤＰＥ的膨胀体系的阻燃性,也即是降低了极限氧指数和提高了热释放速率峰值,而用淀粉部分取代ＰＥＲ,对其阻燃性很小,可用     

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。     

分子筛和SiO_2对含三嗪大分子膨胀阻燃聚丙烯体系的阻燃协效性

研究了两种化合物4A分子筛(Zeolite4A)和二氧化硅(SiO2)对聚丙烯膨胀阻燃新体系聚丙烯/聚磷酸铵/三嗪系成炭剂(PP/APP/CFA)阻燃性的影响,通过垂直燃烧、氧指数、热重分析、锥形量热仪和扫描电镜等技术研究表明,这两种含硅物质均能有效提高聚丙烯体系的阻燃性。膨胀阻燃剂能有效降低聚丙烯材料的热释放速率和烟释放速率,特别是,这两种含硅物质能明显降低聚丙烯体系第二个燃烧过程的热释放速率和烟释放速率。     

微胶囊化膨胀型阻燃剂与有机蒙脱土协效阻燃乙烯-醋酸乙烯共聚物性能

通过纳米复合的方式,将微胶囊化的膨胀型阻燃体系—聚磷酸铵(APP)-季戊四醇(PER)与有机改性的片层蒙脱土(OMMT)用于协效阻燃乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。采用XRD、TEM、TGA、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热仪、烟密度和动态机械热分析对微胶囊化APP(MCAPP)-微胶囊化PER(MCPER)-OMMT/EVA复合材料的结构与性能进行研究。研究结果表明,OMMT被完全剥离开,并以层离或插层的状态分散在EVA中;MCAPP-MCPER与OMMT之间存在明显的协效阻燃作用,用3wt%OMMT代替MCAPP-MCPER后,MCAPP-MCPER-OMMT/EVA复合材料的LOI值从25.5vol%提高到29.5vol%,垂直燃烧结果由V-2上升到V-0级别,残炭量也由14.5wt%增大到15.9wt%,烟密度由154.7 g/s降低到97.5 g/s,材料的阻燃性能得到有效提高。此外,万能拉伸测试及动态机械热分析测试表明,通过纳米复合制备的阻燃MCAPP-MCPER-OMMT/EVA复合材料具有更好的力学和动态热机械性能。      

SiO2和Al2O3对PP/APP/PER膨胀阻燃体系的协同作用

聚丙烯／聚磷酸铵／季戊四醇(PP／APP／PER)是一典型的无卤膨胀体系,文中结合氧指数(LOI)及热失重分析(TGA)实验配合锥形量热仪(CONE)研究了SiO2和Al2O3对该膨胀体系阻燃、抑烟的协同作用。与文献[1]的比较表明,不具有分子筛笼形结构的SiO2或Al2O3同样也具有促进PP／APP／PER体系凝缩相快速成灰、稳定炭层、降低热释放及烟释放的作用;说明硅铝酸盐的物理结构不是影响膨胀阻燃协同作用的主要因素。     

改性埃洛石复配聚磷酸铵对硅橡胶阻燃性能和力学性能的影响

为研究埃洛石对硅橡胶阻燃性能和力学性能的影响,将埃洛石经乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)表面改性处理后与聚磷酸胺(APP)复配并用于硅橡胶基体中,经机械共混制备了复配填充改性埃洛石(m-HNTs)的阻燃硅橡胶复合材料(FRSR)。利用红外光谱、热重分析对m-HNTs进行表征分析,采用扫描电子显微镜、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、锥形量热、能谱仪、热重分析等对FRSR的力学性能、阻燃性能、残渣形貌及热降解行为进行研究,并与复配填充未改性HNTs的样品性能对比。结果表明,复配填充适量的m-HNTs后,FRSR阻燃性能明显改善,力学性能显著提高。当复配填充3phr m-HNTs时,拉伸强度达8.7 MPa,LOI值达31.4%,UL-94测试为V-0级,且残渣致密紧实,热阻隔效果好,残炭率高,热释放速率降低36%。