水稻秸秆与稻壳制备阻燃木塑复合材料的对比研究

采用聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,通过熔融共混,制备阻燃水稻秸秆与阻燃稻壳粉聚丙烯复合材料。通过力学性能、极限氧指数、垂直燃烧、热重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)等表征手段研究了材料的力学、阻燃及热降解行为。结果表明:APP与秸秆粉的阻燃效果好于稻壳粉,当添加18%APP时,聚丙烯/秸秆粉复合材料可达到V-0级,氧指数提高了17.5%。对于聚丙烯/稻壳粉体系,APP添加20%时才达到V-0级。TGA与SEM研究表明:APP的添加使复合材料在燃烧过程中形成膨胀的致密炭层是阻燃的主要原因。     

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。     

PP/纳米SiO2/氮磷阻燃剂复合材料的研究

目的研究聚丙烯复合材料的燃烧行为和纳米SiO_2含量对复合材料力学性能的影响。方法采用熔融共混方法,将聚丙烯、氮磷复配阻燃剂及表面改性的纳米SiO_2制备成聚丙烯复合材料。结果在燃烧过程中纳米SiO_2对阻燃性能有一定影响,氮磷复配阻燃剂是影响复合材料阻燃性能的关键因素。随着纳米SiO_2含量的增加,复合材料的极限氧指数先增加后降低,当纳米SiO_2质量分数为1%时,复合材料的极限氧指数最大。随着纳米SiO_2含量的增加,复合材料的拉伸、冲击、弯曲强度和弯曲模量呈现先增大后减小的现象。结论氮磷复配阻燃剂与纳米SiO_2对于复合材料有一定的协同阻燃效果。当纳米SiO_2质量分数为1%时,复合材料的阻燃及力学性能最优。     

硅硼复配对木塑复合材料阻燃协效作用的研究

木塑复合材料(WPC)的阻燃研究近年来得到了广泛关注,硅系与硼系阻燃剂作为环境友好型阻燃剂成为了研究热点。将纳米SiO_2、聚硅氧烷分别与硼酸锌复配,应用在杨木粉-聚丙烯复合材料中测试其燃烧性能及力学性能,以判断是否具有阻燃协效作用及其对材料力学性能的影响。结果表明:纳米SiO_2、聚硅氧烷与硼酸锌之间存在阻燃协效作用,当m(纳米SiO_2)∶m(聚硅氧烷)∶m(硼酸锌)=4∶2∶4时,加入20%(wt,质量分数)的阻燃剂,阻燃型复合材料的燃烧性能达到最佳,极限氧指数为32.6%,UL-94达到V-0级,800℃时材料的残炭量达到37.2%。     

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。     

纳米SiO_2协效纳米Mg(OH)_2阻燃EVA的研究

以纳米二氧化硅(SiO_2)为协效剂,协效纳米氢氧化镁(MH)阻燃乙烯-醋酸乙烯酯(EVA),并制得纳米SiO_2/MH/EVA复合材料。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、氧指数和垂直燃烧测定法对材料的性能进行测试。结果表明:纳米SiO_2与纳米MH间有明显的协同作用,SiO_2含量为6%(wt,质量分数),MH为44%(wt,质量分数),制得的纳米SiO_2/MH/EVA复合材料的阻燃体系氧指数为30.8%,阻燃等级为V-0级,断裂伸长率达到726%,拉伸强度达到3.82MPa。SiO_2/MH在EVA中分散优于纳米MH,纳米SiO2可以有效改善复合材料的力学性能和阻燃性能。     

APP/ZB协效阻燃发泡木塑复合材料性能研究

为了拓宽发泡木塑复合材料(FWPC)的功能性,以沙柳木粉、高密度聚乙烯(PE-HD)为主要原料,纳米炭黑(Nano-CB)为导电填料,聚磷酸铵(APP)和硼酸锌(ZB)作为阻燃剂和抑烟成分进行复配,采用发泡工艺和模压法制备阻燃抗静电型发泡木塑复合材料。研究APP/ZB协效阻燃剂质量比对FWPC力学性能、阻燃抑烟性能及热稳定性能的影响。结果表明：当APP/ZB总加入量为20%,质量比为4∶1时,FWPC的各项性能相对较优,静曲强度、弹性模量、拉伸强度和冲击强度分别为30.11MPa、2636MPa、14.65MPa和3.72kJ/m²,氧指数达27.3%,属难燃级别;与单独加APP时相比,力学性能降低,烟释放速总量降低11.93%,CO产率峰值和平均CO产率分别降低80.6%和49.3%,总失重率从63.53%降至61.42%,热稳定性能提高;FWPC燃烧后炭层表面凹凸不平,复合材料的阻燃和抑烟性能得到提升。     

次磷酸铝对木粉/高密度聚乙烯复合材料阻燃及力学性能的影响

以次磷酸铝(AHP)为阻燃剂对高密度聚乙烯(HDPE)基木塑复合材料进行阻燃改性。采用锥形量热、垂直燃烧、极限氧指数(LOI)系统评价复合材料的阻燃性能。通过拉伸强度、无缺口冲击强度、弯曲强度等测试,探讨了复合材料的力学性能。并通过热失重分析、扫描电镜对AHP阻燃木粉/HDPE(WF/HDPE)复合材料的机理进行分析。结果表明,AHP、木粉(WF)及WF中的结合水构成膨胀阻燃体系,AHP质量分数为30%时,WF/HDPE复合材料达到垂直燃烧V-0级别,LOI值达到25.5%,阻燃性能显著提高。AHP的加入使WF/HDPE复合材料的力学性能有所下降。     

聚乙烯木塑复合材料的流变行为及阻燃性能

采用旋转流变仪研究了聚乙烯基木塑复合材料的动态流变性能。通过与基体树脂流变行为的比较,发现木塑复合材料呈现典型的热流变复杂行为,木塑样品的临界频率较之聚乙烯移向更低的频率值,且其弹性模量、损耗模量对温度敏感性均显著高于聚乙烯。Cole-Cole曲线和扫描电镜(SEM)照片发现,木塑复合材料呈现多相体系结构。利用锥形量热仪和极限氧指数(LOI)方法探索了木塑配方、阻燃剂用量对聚乙烯基木塑复合材料的阻燃性能的影响,研究发现聚磷酸铵(APP)有助于促进膨胀炭层的形成,从而显著改善复合材料的阻燃性能。     

苯并噁嗪树脂及其玻璃纤维增强复合材料的阻燃改性

应用聚磷酸铵(APP)对苯并噁嗪(BOZ)树脂及玻璃纤维(GF)/BOZ复合材料进行了阻燃改性,结合热分析和微观形貌分析等研究了材料的阻燃机制。结果表明:APP可以明显提高BOZ树脂的阻燃性能,随APP含量的提高,树脂体系的极限氧指数逐渐提高,添加量为3wt%时可使BOZ树脂的极限氧指数从基体的31.5%提高到34.5%,并达到UL 94V-0级。APP的加入使改性树脂体系的分解温度前移,玻璃化转变温度略有下降,改性树脂体系固化反应提前,反应过程变得缓和。APP的加入使GF/BOZ复合材料的阻燃性能进一步提高,10wt%GF/APP-BOZ复合材料的极限氧指数从GF/BOZ的51.0%提高到57.7%。微观形貌分析表明:APP的加入使APP-BOZ改性树脂及GF/APP-BOZ复合材料燃烧后生成更为致密的炭层,从而使材料的阻燃性能得到提高。     

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。     

不同粒径可膨胀石墨协同聚磷酸铵对环氧树脂燃烧性能的影响

制备了环氧树脂(EP)/聚磷酸铵(APP)/可膨胀石墨(EG)阻燃材料。采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析(TGA)及扫描电镜(SEM)研究了EG及其粒径对材料阻燃性能和燃烧成炭效果的影响。结果表明,EG具有一定的协同阻燃效果;EP/APP/EG复合材料燃烧过程均无溶滴现象;EG可提高EP/APP高温残留量,并能有效提高燃烧炭层膨胀体积;与50 mesh EG相比,100 mesh EG具有更好的协同阻燃以及协同成炭效果。     

PP/无卤阻燃剂/AT复合材料的制备及性能研究

以聚丙烯(PP)为基体树脂,聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺(MA)为无卤阻燃剂,无机矿物质凹凸棒土(AT)为协同阻燃剂,采用熔融共混的方法制备了PP/无卤阻燃剂/AT复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观形貌进行了研究;通过极限氧指数(LOI)和热重分析(TG)研究了材料的阻燃性和热稳定性;通过对复合材料拉伸强度、冲击强度、弯曲强度以及断裂伸长率等的测试,研究了材料的力学性能。结果表明,无卤阻燃剂APP、MA和AT可在PP体系中均匀分散;阻燃剂的加入使得复合材料的力学性能降低,但AT的加入对又可显著提升其力学性能;阻燃剂与AT的协同作用可使复合材料的热稳定能和阻燃性能明显改善,材料的极限氧指数可达到27.3,提高了约40%。     

纳米SiO2和MgAl-SDBS-LDHs在聚丙烯中的协同分散及协效阻燃性能研究

以有机改性纳米SiO2和MgAl-SDBS-LDH为填料,采用熔融共混法制备PP/MgAl-SDBS-LDHs、PP/MgAl-SDBS-LDHs/SiO2复合材料。采用XRD、TGA、氧指数仪、水平垂直燃烧仪和锥形量热仪等方法,探讨纳米SiO2、MgAl-SDBS-LDHs在聚丙烯中的协同分散及协效阻燃性能。结果表明:相比PP/MgAl-SDBS-LDHs,PP/MgAl-SDBS-LDHs/SiO2复合材料体系的分散性得到明显改善。PP/5%MgAl-SDBS-LDHs/10%SiO2复合材料的初始分解温度较纯PP升高62℃,残留量达到11.18%。样品达到UL-94水平燃烧测试标准,极限氧指数(LOI)提高3.8,平均质量损失速率(AMLR)下降1.8g/(m2·s),生烟总量(TSP)增加4.7m2,热释放速率峰值(PHRR)下降41%。有机改性纳米SiO2改善了MgAl-SDBS-LDHs在聚丙烯中的分散性并提高了复合材料的阻燃性能。     

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。      

Nano-Sb2O3/BEO/PP复合材料阻燃性能

球磨混入溴化环氧树脂(BEO)和改性nano-Sb_2O_3以提高聚丙烯(PP)的阻燃性能,采用垂直燃烧(UL94)和极限氧指数(LOI)研究nano-Sb_2O_3/BEO/PP复合材料的阻燃性能,用扫描电镜(SEM)分析燃烧产物微观形貌,借助傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)研究Sb-Br阻燃体系协同作用机理。结果表明:改性nano-Sb_2O_3与BEO的反应可延长Br·在燃烧区的时间,从而消耗更多OH·和H·达到阻燃的目的。当改性nano-Sb_2O_3含量为7%(质量分数,下同),BEO含量为21%时,nano-Sb_2O_3/BEO/PP复合材料具有优异的阻燃性能,其极限氧指数值为28.6%,垂直燃烧等级UL94为V-0级。     

增容剂EVA-g-MAH对乙烯-醋酸乙烯共聚物/聚酰胺6阻燃合金性能的影响

采用熔融共混法,以聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)为原料组成的膨胀阻燃剂(IFR),制备了乙烯-醋酸乙烯共聚物/聚酰胺6/IFR(EVA/PA6/IFR)阻燃复合材料,并研究了增容剂EVA-g-MAH对EVA/PA6阻燃合金阻燃性和力学性能的影响。通过极限氧指数、垂直燃烧、熔融指数、力学性能、热重分析和扫描电子显微镜等手段对EVA/PA6阻燃合金进行了性能测试与表征。结果表明:随着EVA-g-MAH用量的增加,EVA/PA6阻燃合金的极限氧指数稍有降低,但当EVA-g-MAH质量分数为10%时,垂直燃烧可达UL 94V-0级;拉伸强度和断裂伸长率随着增容剂含量的增加而逐渐升高。热重分析结果表明,增容剂可提高EVA/PA6阻燃合金的热稳定性。     

原位聚合阻燃共聚酯/磷酸盐玻璃纳米复合材料结构与性能研究

以2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)为第三单体,通过原位聚合法制备磷系阻燃共聚酯(FRPET)/磷酸盐玻璃(P-glass)纳米复合材料,并通过元素分析、DSC、TGA、极限氧指数、垂直燃烧等方法对其结构和性能进行了研究。结果表明:在原位聚合过程中,P-glass能在基体内呈纳米尺寸均匀分散,并与阻燃共聚酯分子链发生相互作用。P-glass的原位添加有利于提高材料的耐燃性并抑制其熔融滴落现象,特性黏度达0.64dL/g、FRPET/P-glass磷含量为8.194mg/g、Pglass含量1%以上时,FRPET/P-glass垂直燃烧性能级别达到FV-0级,极限氧指数达30.9%。     

不饱和聚酯/蒙脱土阻燃纳米复合材料的制备及表征

采用原位插层复合法制备不饱和聚酯/蒙脱土阻燃纳米复合材料.通过XRD、SEM和TEM等手段表征不饱和聚酯/蒙脱土阻燃纳米复合材料的微观结构;通过拉伸、冲击和氧指数实验对不饱和聚酯/蒙脱土阻燃纳米复合材料的力学性能、阻燃性能进行研究.结果表明,当蒙脱土含量为0.5%时阻燃纳米复合材料与纯不饱和聚酯相比氧指数从22上升到24,此时拉伸强度提高8.76%,冲击强度提高68.65%.与阻燃剂/不饱和聚酯复合材料相比,同等阻燃级别下拉伸强度提高23.06%,冲击性能提高93.9%.     

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。