可再生CH/PA阻燃涂层对剑麻纤维素微晶的改性

采用层层自组方法在剑麻纤维素微晶(SFCM)表面吸附天然聚电解质壳聚糖(CH)和植酸(PA),构筑可再生CH/PA阻燃涂层,用Zeta电位、热重分析(TGA)、场发射扫描电镜(FESEM)、垂直燃烧测试(VFT)和燃烧量热仪(MCC)等手段对复合材料进行了表征。Zeta电位和FESEM结果显示,在CH和PA吸附过程中电位正负交替变化,SFCM表面局部位置被一层凸起的涂层包覆。TGA和FESEM结果表明,随着CH/PA层数的增加复合材料的初始分解温度由299℃降低至257℃,残炭率由5.41%提高至37.64%,SFCM(CH/PA)5的TG残炭物表面未出现螺旋状收缩,纤维素形貌基本上不变;VFT结果显示,SFCM(CH/PA)5续燃时间(39 s)比纯SFCM(150 s)缩短了111 s。MCC结果表明,SFCM(CH/PA)5的热释放速率峰值(pkHRR)和热释放总量(Total HR)与纯SFCM相比分别减少70.6%和79.2%,表明CH/PA涂层具有明显提高SFCM阻燃性能的作用。     

(壳聚糖-聚磷酸铵)/剑麻纤维素微晶层层自组装复合材料的热性能和阻燃性能

采用层层自组装法（LBL）,在剑麻纤维素微晶（SFCM）表面交替吸附壳聚糖（CH）和聚磷酸铵（APP）构筑CH-APP阻燃涂层,成功制备（CH-APP）_n/SFCM阻燃复合材料。通过Zeta电位分析仪、FTIR、TGA、POM、垂直燃烧法（VFT）、SEM手段对复合材料的结构和性能进行表征。FTIR、Zeta电位结果表明,CH和APP在SFCM表面电位正负交替变化,CH-APP涂层成功包覆在SFCM表面; POM和SEM结果显示,组装后（CH-APP）_n/SFCM复合材料表面变得粗糙,其表面包覆了一层较厚涂层; TGA结果表明,随着吸附CH-APP组装层数的增加,（CH-APP）_n/SFCM复合材料的初始分解温度（T_5%）由279.4℃降低至243.1℃,残炭率由11.24%提高至32.06%; VFT测试结果表明,随着组装层数的增加,（CH-APP）_n/SFCM复合材料阻燃性能明显提高,组装10层的（CH-APP）₁₀/SFCM复合材料甚至可以达到离火自熄的程度。      

氢氧化镁自组装高效阻燃棉织物的制备及性能研究

采用静电层层自组装(LBL)技术在棉织物表面构筑了氢氧化镁/六偏磷酸钠(MH/PSP)阻燃层。利用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对自组装阻燃棉织物形貌、结构进行了表征;采用热重分析仪、锥形量热仪、垂直燃烧仪对棉织物的阻燃性能、残炭性能进行了分析和测试。结果表明:采用LBL技术制备的阻燃织物,氢氧化镁均匀包覆在织物纤维表面,自组装4层的阻燃织物极限氧指数达到32.5%,峰值热释放速率和总热释放量分别为74.11kW/m~2和0.52MJ/m~2,与纯棉织物相比分别降低77%和92.4%,达到了良好的自熄效果。     

胶合板表面层层自组装聚磷酸铵-壳聚糖/氮化硼及其阻燃性能

以杨木胶合板为研究对象,以聚磷酸铵-壳聚糖/氮化硼(APP-CS/BN)为阻燃涂层,通过层层自组装的方法将涂层整理到杨木胶合板上,以赋予胶合板一定的阻燃性能。FTIR和SEM结果显示,APP-CS/BN涂层在胶合板表面组装形成膜结构,组装膜均匀分布在材料表面。锥型量热仪(CONE)燃烧测试表明,与未经处理的胶合板相比,APP-CS/BN自组装涂层能有效延长胶合板点燃时间(TTI),降低胶合板的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR),同时增加材料燃烧后成炭量。随着自组装涂层层数的增加,15层处理材、20层处理材、25层处理材的点燃时间较未处理材分别提升了100%、105%和125%;热释放速率峰值(Pk-HRR)较未处理材分别降低10.15%、22.34%和31.82%;阻燃处理杨木胶合板的THR,较未处理材分别降低2.89%、13.68%和15.32%;未处理材、15层处理材、20层处理材、25层处理材燃烧后成炭率依次为18.55%、24.07%、26.04%和27.65%。随着自组装层数的增加,杨木胶合板的阻燃性能随之增加,但当自组装层数由20层至25层时,胶合板阻燃能力提升的幅度变缓慢。本研究中,阻燃胶合板适宜自组装涂层数为20-25层。      

埃洛石自组装涂层在软质聚氨酯泡沫上的制备及其阻燃抑烟性能

使用层层自组装技术在软质聚氨酯泡沫(PUF)表面制备含埃洛石的层层自组装涂层,使用扫描电子显微镜、能谱分析仪和锥形量热仪等手段对涂层进行表征,研究了涂层对PUF的热稳定性、燃烧性能及烟气释放性能的影响。结果表明：埃洛石基涂层由埃洛石、海藻酸钠和聚乙烯亚胺组成,能均匀地附着在PUF表面;涂层能延缓PUF在高温条件下的热解且使残炭量明显增多;三层埃洛石基涂层PU-3的热释放速率峰值、烟气释放速率峰值以及总烟气释放量比纯PUF(PU-0)分别降低了57.3%、58.9%和80.7%。这表明,埃洛石涂层能提高材料的热稳定和火灾安全性。     

三聚氰胺聚磷酸盐/笼状季戊四醇磷酸酯协效阻燃聚丙烯/稻壳复合材料的研究

利用三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)的阻燃协效作用,复配成膨胀型阻燃剂(IFR)对聚丙烯(PP)/稻壳(RH)复合材料进行阻燃。研究了MPP与PEPA复配比例对PP/RH复合材料阻燃性能的影响。采用垂直燃烧(UL-94)和极限氧指数(LOI)研究了阻燃PP/RH复合材料的阻燃性能,采用热重分析研究阻燃PP/RH复合材料的热分解过程,采用扫描电镜(SEM)观察阻燃PP/RH复合材料燃烧后炭层的形貌。结果表明:当MPP/PEPA总用量为20%(wt%,质量分数),PEPA和MPP的质量分数比为1∶4时,阻燃PP/RH复合材料的LOI值为29.7%,垂直燃烧UL-94通过V-0级,PP/RH复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别增加了42.3%和53.6%。热重结果表明:MPP/PEPA复配能够延缓PP/RH体系中PP的分解,并提高了材料的成炭性,使PP/RH复合材料800℃下的残炭率由16.3%提高到了30.3%,残炭率升高了14.0%。通过SEM观察得到:两者复配使PP/RH复合材料燃烧后形成了致密均匀的多孔炭层,从而提高了PP/RH复合材料的阻燃性能。     

六硅酸镁与膨胀型阻燃剂协同阻燃聚丙烯

研究了六硅酸镁对膨胀阻燃聚丙烯的协同效应。采用熔融共混法制备了一系列不同配比的六硅酸镁(MS3)/膨胀型阻燃剂(IFR)/聚丙烯(PP)复合材料;通过氧指数、锥形量热测试、热失重分析评价了复合材料的燃烧性能和热稳定性,采用扫描电子显微镜表征了残炭微观结构。发现添加1%的六硅酸镁,膨胀阻燃体系的氧指数由38.1提高至42.0,增加了10.2%,热释放速率峰值和总释热量分别降低了72kW/m2和11 MJ/m2,700℃炭层残留量由6.3%提高至12.5%,膨胀炭层的致密性和完整性显著提高,残炭量显著增加,阻燃和热稳定性显著增强。     

有机蒙脱土协同含磷木质素基成炭剂阻燃聚乳酸

将自制含磷木质素基成炭剂（Lig-P）和聚磷酸铵（APP）复配用于制备阻燃聚乳酸（PLA）基复合材料,考察了协效阻燃剂有机蒙脱土（OMMT）对阻燃PLA性能的影响。采用极限氧指数（LOI）仪、垂直燃烧（UL-94）测试仪、锥形量热仪、热失重分析仪分别对Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的阻燃性能、热稳定性能和燃烧行为进行了研究。结果发现,OMMT与Lig-P-APP存在明显的协同阻燃作用,当OMMT替代3wt%的Lig-P-APP时,Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的LOI由27%增加至32%,UL-94等级由V1级提高至V0级;且Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的最大热降解速率有所降低,800℃的残炭量提高了将近50%;此外,OMMT的引入使PLA阻燃复合材料的热释放速率明显降低,热释放速率峰值（PHRR）、烟释放速率峰值（PSPR）及总烟释放量（TSR）分别降低了26.4%、60%及26.3%。OMMT可明显提高阻燃PLA炭层的致密度及石墨化程度。      

β-环糊精-聚磷酸铵对黄麻/聚丙烯复合材料阻燃性能的影响

将黄麻纤维和聚丙烯纤维（PP）通过梳理、铺网和针刺的方式形成黄麻/PP复合材料毡,采用表面撒粉工艺,将阻燃剂β-环糊精（β-CD）、β-CD与聚磷酸铵（APP）复配热压后在黄麻/PP复合材料表面形成阻燃层,采用FTIR、极限氧指数测试仪、水平燃烧测试仪、锥形量热测试仪、热重分析测试仪、SEM及万能试验机等检测黄麻/PP复合材料阻燃性能、力学性能、成炭性能及样品表面微观形貌。结果表明:β-CD与APP复配后在黄麻/PP复合材料表面热压成膜可以显著提高复合材料的阻燃性能和热稳定性。当β-CD-APP复配阻燃剂质量分数为20wt%、β-CD与APP的质量比为1∶2时,黄麻/PP复合材料水平燃烧58 s后自熄,极限氧指数（LOI）值达到26.6%,根据日本JISD 1201—77标准,属于第三难燃等级材料,此时热释放速率和有效燃烧热值最小,700℃时的残炭量增加了11.68%。力学性能测试表明,在黄麻/PP复合材料表面增加阻燃层后,弯曲强度增加而拉伸强度不受影响。      

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。     

剑麻纤维素微晶/酚醛树脂复合材料的力学性能和摩擦性能

采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)对自行制备的剑麻纤维素微晶(SFCM)进行表面改性,采用双螺杆挤出机对SFCM与酚醛树脂(PF)进行熔融共混,采用模压成型方法制备SFCM/PF复合材料。研究不同SFCM含量的SFCM/PF复合材料的力学、摩擦学性能,并采用扫描电镜(SEM)观察磨损面的形貌。结果表明,SFCM的加入能有效提高复合材料的力学性能和摩擦性能,当SFCM含量为6%时,复合材料的冲击强度提高了55.56%,SFCM含量为4%时,复合材料的弯曲强度提高了31.37%;SEM观察发现,改性后的SFCM为微纤维形态,径向尺寸为10μm;热重分析表明,改性SFCM初始分解温度比剑麻纤维提高了60℃。     

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...     

聚碳硅烷改性氢氧化镁对PP复合材料阻燃性能的影响

采用聚碳硅烷(PCS)改性氢氧化镁(MH)作为无卤阻燃剂(PCS/MH),通过熔融共混法制备了无卤阻燃聚丙烯复合材料(PPMC),采用红外光谱(FTIR)分析了PCS/MH的结构;采用氧指数(LOI)研究了复合材料的阻燃性能,并采用锥形量热仪(CONE)研究了复合材料的燃烧行为;采用热重分析(TGA)研究复合材料的热降解行为,采用扫描电子显微镜(SEM)研究了残炭的微观结构。研究结果显示,在阻燃剂添加质量为60%时,PPMC的氧指数可达到29.7%,与MH阻燃聚丙烯复合材料(PPM)相比,提高了11.2%,具有显著的协同阻燃效果。PPMC的热释放峰值(pHRR)与PPM相比增加了53.7%,为256.7 kW/m~2,但到达pHRR所用时间延长了145s,同时在燃烧初期阶段热释放量和质量损失受到显著抑制,表明其炭层具有良好的热稳定性和阻隔作用。TG和SEM的结果进一步揭示了PPMC阻燃性能的改善关键在于炭层表面形成致密的保护层。     

磷氮阻燃剂PiP-DOPO的制备及对环氧树脂的阻燃EI北大核心CSCD

以无水哌嗪、DOPO、四氯化碳为原料制备了磷氮阻燃剂6,6’-(哌嗪-1,4-二基)双(6H-二苯并[c,e][1,2]氧杂磷苯-6-氧化物)(PiP-DOPO),通过红外光谱与核磁共振对其结构进行了表征。将其用于阻燃环氧树脂,通过热重分析(TG)对PiP-DOPO与环氧树脂复合材料的热性能进行了表征,通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)及锥形量热测试对环氧树脂复合材料的阻燃性能进行了表征,通过扫描电镜(SEM)对环氧树脂复合材料残炭形貌进行了表征。结果表明,当体系中磷的质量分数为1.50%时,TG测试表明,600℃时体系残炭量由23.02%(EP-0)增加至25.23%(EP-3)(N2氛围),LOI为27.5,UL94测试为V-0级,最大热释放速率(PHRR)由622.8kW/m2降至325.0kW/m2,总热释放量(THR)由121.8 MJ/m2降至76.8 MJ/m2,SEM表明PiP-DOPO的加入能够明显改变环氧体系残炭的表面形貌,PiPDOPO对环氧树脂有良好的阻燃效果。     

Karstedt催化剂对聚硅氧烷/PC阻燃性能的影响

采用水解缩合法制备了三官能结构的聚硅氧烷阻燃剂。采用氧指数仪、 锥形量热仪、 TGA、 热裂解-气相色谱/质谱(PY-GC/MS)和SEM研究了Karstedt催化剂(KC)对聚硅氧烷/聚碳酸酯(PC)复合材料热性能和阻燃性能的影响, 并研究了该复合体系的阻燃机制。结果表明: 在热裂解过程中KC促进了含乙烯基聚硅氧烷的交联, 增强了聚硅氧烷/PC复合材料的耐热性能; KC抑制了聚硅氧烷/PC复合材料在燃烧过程的热释放, 使材料的烟、 CO、 CO₂产生过程延后, 且峰值降低, 提高了聚硅氧烷/PC的阻燃性能, 降低了材料燃烧的危害性。但KC对聚硅氧烷/PC复合材料的极限氧指数(LOI)的影响较复杂, 其LOI不仅取决于残炭量, 还与燃烧炭层结构有关, 在保持一定残炭量下, 若KC使聚硅氧烷/PC的燃烧炭层更致密、 均匀, 则材料的LOI提高。      

磷氮阻燃剂PiP-DOPO的制备及对环氧树脂的阻燃

以无水哌嗪、DOPO、四氯化碳为原料制备了磷氮阻燃剂6,6’-(哌嗪-1,4-二基)双(6H-二苯并[c,e][1,2]氧杂磷苯-6-氧化物)(PiP-DOPO),通过红外光谱与核磁共振对其结构进行了表征。将其用于阻燃环氧树脂,通过热重分析(TG)对PiP-DOPO与环氧树脂复合材料的热性能进行了表征,通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)及锥形量热测试对环氧树脂复合材料的阻燃性能进行了表征,通过扫描电镜(SEM)对环氧树脂复合材料残炭形貌进行了表征。结果表明,当体系中磷的质量分数为1.50%时,TG测试表明,600℃时体系残炭量由23.02%(EP-0)增加至25.23%(EP-3)(N2氛围),LOI为27.5,UL94测试为V-0级,最大热释放速率(PHRR)由622.8kW/m2降至325.0kW/m2,总热释放量(THR)由121.8 MJ/m2降至76.8 MJ/m2,SEM表明PiP-DOPO的加入能够明显改变环氧体系残炭的表面形貌,PiPDOPO对环氧树脂有良好的阻燃效果。     

碳纳米管包裹聚磷酸铵协同Mg(OH)2构筑乙烯-醋酸乙烯酯共聚物复合材料及其火安全性能

本文采用微胶囊法制备了具有多层次结构的碳纳米管包裹聚磷酸铵(APP@CNT)阻燃剂,在此基础上与Mg(OH)₂复配,采用纳米复合技术制备了火安全的电线电缆用阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)复合材料(APP@CNT/EVA-Mg(OH)₂)。采用SEM、TGA、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、微型锥形量热仪(MCC),电子万能拉伸机和高阻计对阻燃EVA复合材料的结构与性能进行系统研究。结果表明,APP@CNT/EVA-Mg(OH)₂的残炭率从2.4%上升至43.9%,氧指数高达38%,垂直燃烧达到UL-94 V-0级,热释放峰值(PHRR)比纯EVA下降了57.85%,总热释放(THR)下降了57.80%,屈服强度提高了408%,复合材料体积电阻率仍高达3.9×10¹⁵Ω·cm。以上数据表明多层次结构APP@CNT协同Mg(OH)₂阻燃EVA复合材料(APP@CNT/EVA-Mg(OH)₂)具有良好的火安全性能。     

苯基膦酸铈与十溴二苯醚阻燃玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料

通过熔融共混方法制备苯基膦酸铈（CeHPP）与十溴二苯醚（DBDPO）复配阻燃玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯（GF/PET）复合材料。采用热失重分析（TGA）测试研究了DBDPO-CeHPP对GF/PET复合材料热稳定性的影响。同时利用垂直燃烧（UL-94）、极限氧指数（LOI）及微型锥形量热（MCC）测试表征DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料的阻燃性能。使用SEM对DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料的残炭表面形貌进行观察分析。结果表明,DBDPO与CeHPP复配后对DBDPO-CeHPP-GF/PET体系的热性能和阻燃性能都有很大的影响。其中,GF/PET复合材料与DBDPO和CeHPP质量比为91:6:3时,DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料的LOI高达29.5%,可以通过UL-94 V-0级。在MCC测试中,与纯GF/PET复合材料相比,该配比的DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料总热释放（THR）、热释放速率峰值（PHRR）及热熔（HRC）分别下降了10.2%、13.1%和12.8%。结合残炭形貌的测试结果,对DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料的阻燃机制进行了适当的解释分析。      

改性炭黑/膨胀石墨/聚磷酸铵阻燃木塑复合材料的性能研究

采用改性炭黑(M-CB)、膨胀石墨(EG)、聚磷酸铵(APP)三者复合与木粉及聚丙烯(PP)制备阻燃抗静电木塑复合材料。通过ZC-36型高阻计、JF-3型氧指数测定仪、CZF-3水平垂直燃烧测定仪、锥形量热仪、热重分析(TGA)测定复合材料的表面电阻率、氧指数及燃烧性能、阻燃性能、热失重行为。研究结果表明M-CB有良好的导电性能,可以使材料表面电阻率由约1014Ω降低到约108Ω;锥形量热及氧指数结果等表明M-CB/EG/APP三者复合阻燃体系的阻燃性能优于单一组分,同时TGA结果表明样品材料热稳定性能高于单一阻燃体系,残炭量显著提高,可以保护PP,使PP分解温度上升。     

层层自组装改性剑麻纤维填充聚丙烯复合材料性能研究

采用氨基功能化纳米二氧化硅(RNS-A)和聚磷酸铵(APP),利用层层自组装(LBL)法对剑麻纤维(SF)进行表面改性(mSF),并通过熔融共混法制备了剑麻纤维填充的聚丙烯(PP)复合材料.利用锥形量热仪(Cone)研究了复合材料的燃烧行为,通过热分析(TG/DTG)研究了复合材料的热稳定性,通过扫描电镜(SEM)观察了复合材料残炭的形貌,利用万能力学测试仪考察了复合材料的力学性能,采用旋转流变仪考察了改性前后剑麻纤维对复合材料流变行为的影响.研究结果表明:与PP/SF体系相比,PP/mSF复合材料的热释放速率峰值(PHRR)降低至324.9 MJ/m2,下降了28.4％;残炭率提高至7.1％,增加了54.3％,并且燃烧后形成的炭层结构较为完整,但体系的拉伸强度有一定程度的下降.与纯PP相比,PP/SF和PP/mSF复合材料均表现出较高的动态模量和复数黏度.