聚磷酸铵和三嗪成炭剂复合聚丙烯在水煮条件下的阻燃和力学性能

将乙二胺代三嗪成炭剂(ETCA)与聚磷酸铵(APP)复配,制备了两种不同质量分数的双组分膨胀型阻燃剂(IFR)阻燃的聚丙烯(PP)材料,分别为23%IFR/PP、27%IFR/PP。通过极限氧指数仪、UL94垂直燃烧仪、锥形量热仪、电子万能试验机和冲击试验机等分别研究了80℃热水处理7 d前后的阻燃聚丙烯复合材料的燃烧性能与力学性能。结果表明,复配膨胀型阻燃剂的加入使PP材料的阻燃性能提高,但力学性能下降;两组双组分阻燃试样23%IFR/PP、27%IFR/PP在80℃热水处理3 d能保持UL94 V-0级别,LOI分别达27.7%和29.0%,3 d之后阻燃级别降为无级别,但是7 d之后LOI值仍能达25.3%和27.0%;水煮之后,相比于未水煮阻燃试样,23%IFR/PP、27%IFR/PP的拉伸强度下降,但冲击强度增加。     

不同取代结构的三嗪成炭剂在聚乳酸材料中燃烧性能的研究

以乙醇胺、二乙醇胺、吗啡啉为侧基分别取代三聚氯氰制备出三种不同侧链结构的三嗪成炭剂CFA-e、CFA-d、CFA-m,将其和次磷酸铝(AHP)按照质量比1︰2复配成无卤阻燃剂,通过氧指数仪、燃烧级数测定仪、锥形量热仪、热重-红外联用仪研究不同结构的三嗪成炭剂在聚乳酸(PLA)材料中的阻燃和燃烧性能,揭示结构与性能的关联...     

三嗪齐聚物成炭剂合成的研究

研究了合成新成炭剂三嗪类齐聚物的反应因素对产物收率的影响,通过实验结果的分析得到了最优化的条件:反应温度100℃,反应时间1h,缚酸剂滴加时间1.5h。并通过方差分析,得到了因素对收率影响的显著性,并在最优化条件下进行了重复实验。结果表明,正交设计法用于三嗪齐聚物的合成是有效的。     

多羟基结构三嗪成炭剂在膨胀阻燃PP中的应用

以二乙醇胺为侧链,三聚氯氰和哌嗪为主链,采用一锅法制备了一种多羟基三嗪成炭剂(CDP),将其与聚磷酸铵(APP)复配成膨胀阻燃剂(IFR)用于阻燃聚丙烯(PP)。采用垂直燃烧、极限氧指数、热失重分析等手段研究了阻燃PP的阻燃性能和热稳定性,并用扫描电子显微镜(SEM)对炭层形貌进行了研究。结果表明,APP和CDP具有良好的协同阻燃效果,当APP与CDP质量比为2∶1时,协同阻燃效果最优,仅添加20% IFR,即可使PP达到UL94 V–0级别,LOI为29.5%。热失重分析表明该复合材料在800℃具有最高的残炭量,SEM也显示形成了连续致密的炭层。     

利用二甲基硅油副产物合成笼状有机硅阻燃成炭剂的研究

以甲基三氯硅烷和季戊四醇为原料合成新型笼状有机硅阻燃成炭剂1-甲基-4-羟甲基-1-硅杂-2,6,7-三氧杂双环-[2,2,2]-辛烷。探讨了反应温度、反应时间、溶剂等对收率的影响,优化的工艺条件为:甲基三氯硅烷与季戊四醇的物质的量比为1∶1,反应温度为150℃,反应时间为4h,产品收率为96%,分解温度达310℃;采用IR、1 H NMR、差热、极限氧指数等技术表征了产品的结构及阻燃等性能;应用实验表明产品有较好的阻燃成炭性。     

阻燃成炭剂二甲基硅氧基双笼环磷酸酯的合成

1-氧基磷杂-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷(PEPA)与二甲基二氯硅烷反应合成阻燃成炭剂——二甲基硅氧基双笼环磷酸酯,即二甲基硅酸二{1-氧基磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷-(4)-甲}酯(DSDE)。考察了不同溶剂、反应温度和反应物配比对产物产率的影响,得到了最佳的反应条件是PEPA与二甲基二氯硅烷的摩尔比为2.16∶1,产率达92.6%。通过FTIR、1HNMR、元素分析、差热分析及极限氧指数表征了产物的结构及性能。研究表明,目标产物有较好的阻燃成炭性和热稳定性。     

超支化三嗪成炭剂阻燃聚丙烯

将自制的超支化三嗪成炭剂（CFA）与聚磷酸铵（APP）以1∶1的比例复配成膨胀型阻燃剂（IFR）,用于聚丙烯（PP）的阻燃。采用冲击实验、拉伸实验、极限氧指数仪、垂直燃烧（UL 94）和扫描电子显微镜 (SEM)等方法表征了PP阻燃复合材料的力学性能、阻燃性能,分析了断面形貌。结果表明,添加阻燃剂后,冲击强度呈先增加后降低的趋势,拉伸强度则随着阻燃剂含量的增加不断下降,但降幅不明显;含有15 % IFR的阻燃复合材料,其垂直燃烧等级即可通过UL 94 V-0级测试,显示出复合IFR具有优秀的阻燃效果。     

尼龙成炭剂的研制及其在无卤阻燃PP中的应用

通过熔融挤出的方法制备了低熔点尼龙成炭剂尼龙6/氯化钙/有机蒙脱土(PA6/CaCl2/OMMT)(NCA),并将其与膨胀型阻燃剂复配后用于聚丙烯(PP)中。通过电子拉力试验机、水平垂直燃烧测试仪、灼热丝试验仪和差示扫描量热(DSC)测试仪等手段研究了NCA含量对阻燃PP力学性能和阻燃性能的影响。结果表明,随着NCA含量的增大,阻燃PP材料的阻燃性能变好,力学性能没有明显变化。当NCA质量分数为6%时,材料满足UL94 V-0级(3.2、2.5 mm)。增大共聚PP的比例有利于提高材料的韧性,当均聚PP与共聚PP的质量比为1:1时,阻燃材料表现了优异的平衡力学性能,Izod缺口冲击强度达到5.2 kJ/m2,同时阻燃性能良好。     

聚磷酸铵/三嗪成炭剂/碳纳米管复配体系对聚丙烯阻燃性的影响

以三聚氯氰和4,4’-二氨基二苯砜为原料制备了新型的三嗪类成炭剂(CA-DDS),并将与聚磷酸铵(APP)复配后用于阻燃聚丙烯(PP)。研究了不同配比的APP/CA-DDS阻燃体系对PP热稳定性和阻燃性能的影响,并进而对比了少量碳纳米管的引入对APP/CA-DDS阻燃体系的提高作用。结果表明:所合成的三嗪类成炭剂CA-DDS具有良好的热稳定性和成炭性能,与APP复配使用可以促进PP成炭,有效地提高PP的阻燃性能,热释放速率峰值由1 046 kW/m2降低至660 kW/m2。在APP/CA-DDS总质量分数为25%,二者质量配比为2∶1的基础上添加质量分数1%的碳纳米管后,可进一步提高PP的阻燃性能,热释放速率峰值降低至352 kW/m2。     

三嗪类大分子成炭剂的合成及其在聚丙烯中应用

以三聚氯氰、乙醇胺和乙二胺为原料,通过分子设计合成新型三嗪类大分子成炭剂(TBM),并将其与聚磷酸铵(APP)复配,用于阻燃聚丙烯(PP)。研究了APP/TBM的质量比对PP阻燃性能、热稳定性能和耐水性能的影响。结果表明,APP/TBM对PP具有良好的阻燃作用。当APP和TBM的总质量分数为25%、质量比为2∶1时,PP/APP/TBM的极限氧指数达到32.5%,且达到UL-94 V-0级;同时,经耐水测试后仍能达到UL-94 V-0级。     

新型聚酰胺成炭剂的制备及其对ABS的阻燃效应

用对苯二甲酰氯和1,3-丙二胺通过界面缩聚合成了一种新型聚酰胺成炭剂(PPTA),研究了有机溶剂种类、单体摩尔比以及反应时间对其比浓黏度的影响,确定了最佳合成工艺,采用傅里叶红外光谱、核磁共振氢谱和热失重分析等方法对产物的结构进行了表征。并探讨了以PPTA为碳源,聚磷酸铵(APP)为酸源的膨胀型阻燃体系对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的阻燃效应。结果表明,PPTA可显著提高ABS/APP复合材料在高温下的残炭量和阻燃性能,当PPTA的添加量为7.5%(质量分数,下同),APP的添加量为22.5%时,复合材料的极限氧指数达到最大值32.4%,并且通过垂直燃烧UL 94的V-0级;炭层结构的微观形貌显示成炭剂PPTA的加入能促进阻燃体系在燃烧后表面形成均匀、致密的炭层结构。     

Synergistic Effect of the Charring Agent on the Thermal and Flame Retardant Properties of Polyethylene

Summary: A new charring agent (CA), a derivative of triazines, was synthesized. The flame retardancy and thermal behavior of a new intumescent flame‐retardant (IFR) system for PE (PE‐IFR) were investigated by limited oxygen index (LOI), UL‐94 test, thermogravimetric analysis (TGA), and FTIR spectroscopy. The TG curves shows that the amount of residue of IFR‐PE system are largely increased compared to those of PE at temperatures ranging from 350 to 700 °C. The new PE‐IFR system can apparently reduce the amount of decomposing products at higher temperatures and promotes the formation of carbonaceous charred layers. It showed a distinct synergistic flame retardant effect (SE) between nitrogen and phosphorus. The flame retardant PE composition was optimized to achieve a LOI value of 31.2 and UL‐94 V‐0 performance with the synthesized charring agent, ammonium polyphosphate (APP).

TG curves of PE, APP, CA, and different PE/CA/APP systems.     

新型成炭剂对PE-LD阻燃性能的影响

以多聚磷酸铵（APP）与新型成炭剂（CNCH-DA）复配成新型膨胀型阻燃剂（IFR）,采用氧指数测定仪、垂直燃烧测定仪、微型量热仪、热重分析仪和扫描电子显微镜研究了CNCH-DA 对低密度聚乙烯（PE-LD）/IFR复合材料阻燃性能的影响。结果表明,当APP与CNCH-DA以质量比5:1复配时,PE-LD/IFR复合材料的极限氧指数达到27.5 %,且达到UL 94 V-0级;当APP与CNCH-DA复配后,PE-LD的燃烧性能下降;APP与CNCH-DA复配后,PE-LD/IFR复合材料的热降解有所推迟;PE-LD/IFR在燃烧后能形成致密且蓬松的炭层,起到良好的阻燃效果,而PE-LD/CNCH-DA则形成蓬松而不致密的微球,阻隔能力差。     

Flame‐Retarded Poly(propylene) with Melamine Phosphate and Pentaerythritol/Polyurethane Composite Charring Agent

In this paper, a novel intumescent system including MP as well as PER/TPU which acts as composite charring agent, is adopted to flame‐retarded PP. The encapsulation of charring agent PER by TPU effectively avoids the reaction of PER with MP during the compounding with PP at high temperature and also prevents the leaching out of polar PER from nonpolar PP matrix, thus remarkably enhancing the stability and water‐resistance of the intumescent system. PER and TPU have different but complementary charring mechanisms. So flame‐retarded PP with MP/composite charring agent shows a much better charring performance and flame‐retardancy than MP/PER flame‐retarded PP. The experimental results show that the former can reach UL‐94 V‐0 rating at 1.6 mm thickness at 25 wt.‐% flame retardant loading.

     

N-苯基哌嗪的合成

改进了N-苯基哌嗪的合成工艺,以二乙醇胺为原料,经二氯亚砜氯化得双(β-氯乙基)胺盐酸盐,用正丁醇做溶剂,在碱存在下,与苯胺缩合制备N-苯基哌嗪,收率69.4%。