原位沉淀法制备氢氧化镁阻燃棉织物及其性能

以氯化镁为前驱体,棉织物为基体,采用原位沉淀法制备出氢氧化镁阻燃棉织物。研究制备过程中氯化镁浓度、反应时间、反应温度、浸渍时间等参数对原位沉淀处理后棉织物阻燃性能的影响。结果发现影响棉织物阻燃效果的主要因素为氯化镁浓度以及浸渍时间;通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对阻燃棉织物的结构形貌进行表征,结果表明合成的氢氧化镁颗粒为六边形晶体结构并且均匀附着在棉织物表面;利用热重分析仪(TG)以及微型锥形量热仪(MCC)等对其热稳定性和阻燃性能进行分析,结果表明氢氧化镁主要在凝聚相起阻燃效果,600℃时残渣量比原棉高出30%;热释放速率峰值比纯棉织物下降了55.3%,总热释放减少了21.6%,阻燃效果良好。     

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。      

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。     

剑麻纤维素微晶(壳聚糖/聚对苯乙烯磺酸钠)层层自组装及其复合材料的热性能和阻燃性能

采用层层自组装法,在剑麻纤维素微晶(SFCM)表面交替吸附壳聚糖(CH)和聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)构筑CH/PSS阻燃涂层,采用Zeta电位、热重分析、场发射扫描电镜、垂直燃烧测试和燃烧量热等手段对复合材料的结构和性能进行表征。结果表明,CH/PSS涂层已经成功包覆在SFCM表面;随着吸附CH/PSS层数增加,复合材料的初始分解温度由302℃降低至237℃,残炭率由4.76%提高至27.34%;与纯SFCM相比,SFCM(CH/PSS)5点燃时间延长了1倍,残炭率提高到35.3%,最大热释放速率峰值(pkHRR)和热释放总量(Total HR)分别减少了87%和51.6%,说明构筑的自组装涂层明显提高了SFCM的阻燃性能。     

基于层层组装法构建阻燃天然纤维素纤维织物的研究进展

利用层层组装(LBL)法构建阻燃天然纤维素纤维织物是基于相反电荷聚电解质的物理吸附作用,在织物表面交替沉积而成多层膜的一种新型阻燃改性方法。与传统方法相比,LBL法可以在基体与外部环境之间构建阻燃多层膜,从而直接干扰燃烧过程;尤其是通过对组装条件和过程的调节,可以方便地控制多层膜的质量、厚度和元素组成,进而对阻燃性能进行有效调控。总结了近年来国内外基于LBL法构建纳米材料-纳米材料、纳米材料-聚电解质及聚电解质-聚电解质阻燃天然纤维素纤维织物的研究进展,介绍了本课题组在苎麻织物表面构建氨基化碳纳米管-聚磷酸铵和聚乙烯亚胺-聚磷酸铵膨胀型阻燃涂层方面所做的探索性工作,展望了其未来的发展趋势。     

硅-磷阻燃剂对热塑性聚氨酯弹性体阻燃性能的影响

采用一种含硅阻燃剂——笼形八苯基硅倍半氧烷(OPS)与含磷阻燃剂聚磷酸铵(APP)或二乙基次膦酸铝(ADP)复配制备了阻燃热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。结果表明,OPS对TPU的热稳定性有一定的影响,当OPS的质量分数为15%时,能明显改善燃烧过程中的熔滴现象; OPS/APP和OPS/ADP复合阻燃体系,均可以大幅提升TPU的阻燃性能,且APP效果要明显优于ADP; TPU/10%OPS/5%APP体系的综合性能最优,热释放速率峰值从1339 k W/m2降低至489k W/m~2,降幅达到了63.5%,总烟释放量也从3425 m~2/m~2降到1884 m~2/m~2,降幅达到了45.0%;燃烧残余量为18%,锥量测试后的炭层更加致密、坚硬。     

用层层自组装法制备PS/SnO2核壳微球

利用层层自组装(LBL)技术制备了单层和多层吸附SnO2的PS/SnO2核壳微球,采用透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FESEM)观察了产物的表面形貌,采用傅立叶变换红外分光光度计(FT-IR)分析了产物的结构,用热重分析仪(TGA)研究了不同吸附层产物的壳层比例,并研究了pH值、分散溶液、吸附层数对PS/SnO2核壳微球制备的影响,得到了最佳的制备条件.     

膨胀阻燃多层膜改性苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板的制备及性能

为提高苎麻织物作为复合材料增强体时的阻燃性能,首先,采用层层组装法在苎麻织物表面构筑了氨基化多壁碳纳米管（MWCNT）-聚磷酸铵（APP）与聚乙烯亚胺（PEI）-APP膨胀阻燃多层膜;然后,将改性后的苎麻织物与苯并噁嗪树脂复合制备了苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板,并研究了层压板的热降解行为、阻燃性能与力学性能。结果表明:与纯苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板相比,含MWCNT-APP与PEI-APP膨胀阻燃多层膜的层压板热释放速率峰值由106.6 W·g-1降低至53.4 W·g-1和53.0 W·g-1,总热释放量由12.3 kJ·g-1降低至7.6 kJ·g-1和9.0 kJ·g-1,极限氧指数由23.5提高至27.2和27.0,UL94级别由无级别提高至V-0和V-1级,弯曲强度由81 MPa提高至122 MPa和143 MPa,弯曲断裂伸长率由1.2%提高至1.4%和1.7%,拉伸性能也得到了一定的改善。所得结论表明使用MWCNT-APP与PEI-APP膨胀阻燃多层膜可在提高层压板阻燃性能的同时,改善其力学性能。      

PP/PVAc-OMMT纳米复合材料及其阻燃材料的燃烧性能

利用锥形量热仪(CONE)在35kW/m2热辐照条件下,并结合极限氧指数(LOI)和UL-94垂直燃烧测试方法对聚丙烯(PP)/聚醋酸乙烯酯(PVAc)-有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料和加入无卤复配阻燃剂制备的PP/PVAc-OMMT/氢氧化镁(MH)/三氧化二锑(AO)纳米复合阻燃材料的热释放速率、烟释放及材料在燃烧时的质量损失行为进行了研究。结果表明,添加10%(质量分数)PVAc-OMMT可以提高PP材料的阻燃性能,燃烧时的热释放速率、质量损失率以及烟释放量减少,且PVAc-OMMT与无卤复配阻燃剂之间可产生阻燃协效作用,使纳米复合阻燃材料的阻燃性能、热稳定性和抑烟性进一步增强。     

介孔SiO_2复配水滑石协效阻燃EVA性能研究

以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为基体树脂,水滑石(LDHs)为复配阻燃剂,通过添加协效剂介孔SiO_2制得介孔SiO_2/EVA/LDHs复合材料。对制得的介孔SiO_2/EVA/LDHs复合材料的阻燃和抑烟效果进行表征,并初步探讨相应的阻燃及抑烟作用机理。实验结果表明:制得的介孔SiO_2/EVA/LDHs复合材料极限氧指数(LOI)值最高达到29.5%;阻燃性等级(UL94)达到V-1级以上,热释放峰值为207.29kW/m~2,总热释放为95.7MJ/m~2,具有良好的阻燃性能;在点火和未点火情况下,复合材料均体现出良好的抑烟性能。     

芳基硼酸衍生物与氢氧化镁的协同阻燃性能

为了发展新型有机/无机复配阻燃剂,将芳基硼酸衍生物三(4,4′,4″-三硼酸-苯基)胺(3BzN-3B)与Mg(OH)2进行复配,以环氧树脂(EP)作为被阻燃体系,利用热重分析、锥形量热和扫描电镜等手段,研究了3BzN-3B/Mg(OH)2复配阻燃体系对EP的阻燃性能。研究发现,3BzN-3B/Mg(OH)2可以提高EP的残炭率。当用5%3BzN-3B/35%Mg(OH)2阻燃EP时,其极限氧指数达到31.9%,且垂直燃烧也达到了UL-94V-0等级。另外,3BzN-3B/Mg(OH)2还能够降低EP的热释放速率、热释放总量和烟释放总量。扫描电镜观察结果表明,经3BzN-3B/Mg(OH)2阻燃后的EP,其在燃烧后所形成炭层的表面致密,裂纹较少。     

聚磷酸酯阻燃剂对PC/ABS合金阻燃性能影响

以聚苯氧基磷酸-2-10-氢-9-氧杂-磷杂菲基对苯二酚酯(POPP)为阻燃剂,对PC/ABS合金进行阻燃改性。通过极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧(UL-94)测试、热重分析(TGA)测试、锥形量热(CONE)测试和扫描电镜(SEM)测试等表征方法研究其阻燃性能。结果表明,当阻燃剂添加量为15%时可以达到UL94 V-0级,LOI值为21.1%;最大热释放速率(Pk-HRR)下降41.7%,热释放总量(THR)下降31.1%;TGA和SEM分析显示改性PC/ABS合金具有更好的成炭效果,燃烧后能促进表面生成致密多孔炭层,有效的隔绝氧气提高材料的阻燃性能。     

废弃绝缘子硅橡胶的改性及在阻燃聚乳酸中的应用

废弃绝缘子硅橡胶不仅污染环境,而且造成巨大的浪费。如何将这些废弃物进行再利用是目前亟待解决的问题。采用酸化、硅氢化等处理方式,将废弃绝缘子硅橡胶进行改性,与聚磷酸铵进行复配应用于阻燃聚乳酸(PLA)。通过热失重、氧指数、垂直燃烧及锥形量热测试方法,对比研究了硅橡胶改性前后对PLA热性能及阻燃性能的影响。结果表明,改性后的硅橡胶(H-WSiRC)具有更高的热稳定性,含H-WSiRC的阻燃PLA氧指数可达33,通过UL94V0级;最高热释放峰值和总热释放量值分别为187kW/m~2和36 MJ/m~2,残炭量达到35.3%。与未改性的硅橡胶相比,H-WSiRC对PLA具有更好的阻燃促进作用。     

(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。      

二乙基次膦酸铝与三嗪成炭剂协同阻燃PBT的研究

采用二乙基次磷酸铝(AlPi)复配超支化三嗪大分子成炭剂(EA)对聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)进行无卤阻燃改性。通过氧指数、UL-94垂直燃烧及锥形量热测试研究了阻燃体系的阻燃性能,通过热失重分析(TGA)研究了复配阻燃体系的热性能,采用扫描电镜(SEM)观察阻燃体系燃烧炭层的形貌。研究表明,AlPi与EA复配比例为7∶3时阻燃效果最好,材料氧指数达到34.6%,通过UL-94V-0级,热释放速率峰值(PHRR)降低至653kW/m2;热重分析表明,复配阻燃体系的加入促进了PBT的提前分解成炭,增加了阻燃PBT的残炭量;燃烧炭层扫描电镜说明,复配阻燃体系能形成连续致密的膨胀炭层,提高阻燃效果。     

MCA-MMT的制备及其对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料阻燃性能的影响

为了提高玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)复合材料(GF/PP)的阻燃性能,通过在蒙脱土(MMT)悬浮液中进行三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)分子自组装制备了新型协效成炭剂MCA-MMT,并采用FTIR、XRD、SEM和TGA对MCA-MMT的结构及热性能进行了表征;将MCA-MMT、无卤膨胀型阻燃剂与GF/PP熔融共混制备了阻燃复合材料MCA-MMT/(GF/PP),通过极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧试验和锥形量热测试研究了MCAMMT对GF/PP的阻燃效果和阻燃机制,并测试了复合材料的力学性能。结果表明:MMT的加入会影响氰尿酸和三聚氰胺在MCA合成过程中的氢键作用,干扰和抑制大平面氢键网络的形成,减少MCA氢键复合体的分子体积,使颗粒变小。MCA-MMT/(GF/PP)的UL-94防火等级达到V-0级,LOI为31.3%。MCA-MMT的阻燃效率高于传统MCA的,可降低材料燃烧的热释放程度和总烟释放量,使复合材料的阻燃性能提高,其阻燃机制为片层结构的MMT可提高MCA的成炭量,使MCA-MMT/(GF/PP)燃烧后能形成致密的残留炭层。MCA-MMT/(GF/PP)的拉伸、冲击强度与MCA/(GF/PP)的相比并未下降。     

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。     

减压蒸馏法改性氢氧化镁阻燃剂的性能

氢氧化镁是一种重要的无机环保阻燃材料,本文分别以乙醇和水作为硅烷偶联剂的溶剂,采用减压蒸馏法对氢氧化镁进行表面硅烷化改性,并将改性的氢氧化镁添加到低密度聚乙烯(LDPE)中,通过活化指数、FT-IR、SEM、TGA等表征了改性氢氧化镁理化性能以及在LDPE中的阻燃性能。结果表明,水和乙醇作为硅烷偶联剂溶剂能取得相同的改性效果。硅烷偶联剂能与Mg(OH)2发生接枝反应形成Mg-O-Si键,当其用量为氢氧化镁质量的0.6%时,活化指数达到97%以上。SEM和TGA显示改性后的氢氧化镁在LDPE材料中具有良好的分散性和相容性,并明显延缓了LDPE热分解速率,表现出优异的阻燃性能。     

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。     

自组装碳纳米管和聚吡咯对羊毛导电性能的影响EI北大核心CSCD

采用羧基化碳纳米管(CNT-COOH)对羊毛织物进行静电自组装,以吡咯(PY)原位聚合法制备聚吡咯(PPY)自组装于羊毛织物表面,得到CNT-COOH和PPY协同导电羊毛织物。研究了CNT-COOH质量浓度、PY体积浓度、自组装顺序对羊毛织物导电性能的影响,测试了导电羊毛织物的耐洗性,并采用扫描电子显微镜(SEM)对CNT-COOH和PPY组装羊毛织物进行了表征。结果表明,当CNT-COOH质量浓度2 g/L、PY体积浓度6 mL/L时,自组装羊毛/CNTCOOH/PPY和羊毛/PPY/CNT-COOH织物均具有较好的导电性,表面电阻值分别为9.22 kΩ/cm和5.42 kΩ/cm;羊毛/CNT-COOH/PPY和羊毛/PPY/CNT-COOH织物经过30次水洗后表面电阻值变化较小,说明自组装羊毛织物的耐洗性好;SEM表征也证实了CNT-COOH和PPY在羊毛织物表面的沉积。