膨胀型石墨及其协效剂阻燃的聚丙烯

介绍膨胀型石墨（ＥＧ）的性能及其协效阻燃剂,以此系统阻燃的聚丙烯（ＰＰ）的配方和性能及影响ＥＧ阻燃性能的因素     

聚丙烯的协效阻燃研究

采用熔融共混法制备出了聚丙烯（PP）/纳米氢氧化铝（nano-ATH）/有机改性蒙脱土（OMMT）纳米复合材料,研究了OMMT的加入量对PP/nano-ATH复合材料力学性能和阻燃性能的影响。结果表明,OMMT的加入,可以改善PP/nano-ATH复合材料的拉伸性能、弯曲性能和阻燃性能,但会严重损害PP/nano-ATH复合材料的冲击强度。     

空心玻璃微珠对膨胀阻燃聚丙烯材料的阻燃协效研究

采用三嗪成炭剂(CFA)和聚磷酸铵(APP)制备膨胀阻燃剂(IFR),将空心玻璃微珠(HGM)加入IFR进行协效阻燃,探讨HGM对PP/IFR/HGM的氧指数、垂直燃烧、热降解行为、炭层形貌的影响。结果表明:PP/IFR/HGM(5%)复合材料的LOI为32.6%,1.6 mm样条垂直燃烧通过V-0级。PP/IFR/HGM(5%)最大热失重温度为494.3℃,800℃残炭率为9.5%,与纯PP相比,热分解速率降低,热稳定性提高,残炭量增多。HGM的加入使复合材料的阻燃性能明显提高,PP/IFR/HGM(5%)热释放速率峰值为183 kW/m2,总热释放量为3 456.2 MJ/m2。空心玻璃微珠使PP/IFR/HGM(5%)复合材料的炭层更致密。     

锡酸镁对膨胀阻燃聚丙烯的协效研究

在以聚乙烯基脲醛和聚磷酸铵构成的膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的基础上,加入少量锡酸镁用作阻燃协效剂,并通过锥形量热仪、TG、FTIR、SEM及EDX 能谱分析等,研究了锡酸镁对该体系阻燃性能及炭层结构的影响。研究表明,添加1％锡酸镁能增加燃烧残余率,使炭层更连续致密,明显提高阻燃效率,有焰燃烧时间由415s增加到805s。与未添加锡酸镁相比,在达到UL-94 V-0（1.6mm）的阻燃级别时,阻燃剂的添加量由32％减少到28％,氧指数由33.4%提高到35.1%,阻燃材料的拉伸强度由24.3MPa提高到26.0MPa,断裂伸长率由23％增加到45％。     

膨胀阻燃协效剂研究进展

综述了近年膨胀阻燃剂阻燃协效系统研究进展,协效剂主要有晶体硅铝酸盐类阻燃协效剂、金属盐与金属化合物、尼龙6等成炭剂和无机纳米粒子,根据存在的问题提出和展望了今后发展方向。     

氢氧化镁在膨胀阻燃聚丙烯体系中的协效作用研究

以膨胀型阻燃剂(IFR)作为聚丙烯(PP)的主要阻燃剂制备了IFR/PP(20/100)阻燃体系,在此基础上,将氢氧化镁(MH)和IFR进行复配,利用氧指数、力学性能测试、热重分析、锥形量热等方法考察了MH在IFR阻燃PP中的阻燃增效作用。研究结果表明:IFR/MH/PP质量比为18:2:80时,材料能够较好地保持力学性能且氧指数最大可达31.6%;IFR/MH/PP比IFR/PP体系在热释放、烟气、CO和CO_2排放指标上数值更低,热稳定性增加,成炭率更高,材料更难点燃,火灾性能指数(FPI)提高,阻燃性能优异,火灾蔓延指数(FGI)减小,火灾危险性降低。     

微硅粉协效阻燃聚丙烯材料的制备与表征

以微硅粉为协效阻燃剂,聚磷酸铵/三聚氰胺为阻燃剂,马来酸酐接枝聚丙烯为相容剂,制备了无卤阻燃聚丙烯材料。通过扫描电镜(SEM)、极限氧指数(LOI)、差示扫描量热仪(DSC)、热分析仪(TG)、微型量热仪(MCC)等方法测试表征了所制备的无卤阻燃聚丙烯材料的结晶行为、热性能和阻燃性能,并探讨了其阻燃机理。结果表明,阻燃剂和微硅粉的加入,使基体的结晶温度和结晶度提高,材料的热稳定性增加,减少了热释放量,对材料热分解过程有减缓作用;当微硅粉添加量为3%时,其阻燃性能最好。     

膨胀型阻燃体系中协效剂的研究进展

以协效剂在膨胀型阻燃体系中所起的不同作用为分类依据,将其分为协同成炭协效剂、催化成炭协效剂、改变炭层结构协效剂、吸收自由基类协效剂、抑烟及抑制有害气体释放的协效剂、纳米阻燃协效剂等不同的种类,并对每种协效剂在国内外的使用情况、作用机理、阻燃效果等方面进行了介绍。     

锡酸锌协效阻燃聚丙烯

通过水热法合成锡酸锌(Zn2Sn O4),将所得Zn2Sn O4作为协效剂加入聚丙烯(PP)/聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)膨胀阻燃(IFR)体系中,测试其阻燃和力学性能;并利用热重、热分析-质谱及扫描电镜等方法探索其协效阻燃机理。结果表明:添加1%锡酸锌的PP/IFR体系LOI达30.2%,并且对力学性能影响较小;热分析表明加入锡酸锌使PP/IFR体系热降解过程中最大分解温度提高,最大失重速率降低,成炭量增加,炭层致密结实,部分离子流强度也有所降低,与IFR有很好的阻燃协同作用。     

凹凸棒土协同膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的研究

研究了凹凸棒土(ATP)在膨胀阻燃聚丙烯(FRPP)复合材料中的协同作用,揭示了协同作用产生的机理。膨胀型阻燃剂(IFR)由聚磷酸铵和季戊四醇复配而成。探讨了ATP含量对复合材料的极限氧指数(LOI)、锥形量热参数、热稳定性能以及力学性能的影响。结果表明,当用少量ATP代替IFR时,可以提高复合材料的LOI,显著降低复合材料的热释放速率峰值和烟生成速率,提高复合材料在550℃以上高温区间的热稳定性。当复合材料中ATP质量分数在3.0%~7.0%时,复合材料的拉伸强度有提高。     

芳基磷酸酯/膨胀型阻燃剂协同阻燃PP的制备及性能研究

以间苯二酚双(二苯基)磷酸酯(RDP)为阻燃协效剂,与三聚氰胺焦磷酸盐(MPP)和季戊四醇(PER)组成的膨胀型阻燃剂(IFR)复配,制备了具有良好阻燃性能的无卤阻燃聚丙烯(PP)。研究了RDP的用量对PP/IFR体系阻燃性能和力学性能的影响,并通过热重分析(TGA)和动态热机械分析(DMA)等手段对阻燃材料进行了表征。结果表明:RDP与IFR具有明显的协同阻燃作用。当RDP质量分数为5.0%时,阻燃PP的氧指数(LOI)从28.5%提高至30.5%,UL-94由V-1级提升至V-0级;此外,体系的缺口冲击强度也有较大幅度提高。     

磷—溴—硅膨胀阻燃体系在聚丙烯中的协同阻燃作用

采用锥形量热仪研究了磷-溴-硅三种阻燃元素对聚丙烯(PP)释热速度、总烟产量、释热总量、一氧化碳、二氧化碳(Co、CO_2)的释放量等的影响。研究结果表明,含溴阻燃剂阻燃效果显著,但 CO 和总烟产量较高。含磷和氮的膨胀型阻燃剂的 CO 和总烟产量显著降低,但阻燃效果较差,分子筛的加入,可使磷采用锥形量热仪研究了磷-溴-硅三种阻燃元素对聚丙烯(PP)释热速度、总烟产量、释热总量、一氧化碳、二氧化碳(Co、CO_2)的释放量等的影响。研究结果表明,含溴阻燃剂阻燃效果显著,但 CO 和总烟产量较高。含磷和氮的膨胀型阻燃剂的 CO 和总烟产量显著降低,但阻燃效果较差,分子筛的加入,可使磷一溴协同体系的各项阻燃参数得到显著改善,若能将磷氮的膨胀型阻燃剂和分子筛二者结合,少加或不加六溴环卜二烷将是理想的选择。溴协同体系的各项阻燃参数得到显著改善,若能将磷氮的膨胀型阻燃剂和分子筛二者结合,少加或不加六溴环十二烷将是理想的选择。     

膨胀型阻燃剂的疏水改性及对水性阻燃涂料性能的影响

为了提高水性阻燃涂层的耐水性,以环氧树脂(EP)作为包覆材料,分别采用单一组分和混合组分改性两种工艺对阻燃剂〔聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MEL)和季戊四醇(PER)〕进行包覆改性,制备出了改性阻燃剂及水性阻燃涂层。借助FTIR分析阻燃剂表面基团;采用SEM观察其微观结构;测量阻燃剂的接触角,并对其粒度分布进行统计;借助TG对阻燃剂及水性阻燃涂层进行测试;并参考国标GB/T1733—1993对涂层耐水性进行了测试。结果表明:两种工艺制备的阻燃剂其表面均包覆EP,且EP用量为阻燃剂质量的15%时,疏水效果达到最佳;阻燃剂经改性后其溶解度降低,接触角增大,使水性阻燃涂层耐水性显著提高,且阻燃剂采用混合组分改性效率更高;聚磷酸铵与EP发生交联生成不饱和富碳结构,加固残炭碳骨架的稳定性及增加涂层残余物的质量。     

累托石/膨胀型阻燃剂协同阻燃聚丙烯的研究

以硝酸为酸化剂,氯化钠为钠化剂,十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA·Br)为插层剂,采用"酸化-钠化-插层"工艺制备了有机累托石(OREC)。并采用熔融插层法制备了聚丙烯(PP)/膨胀型阻燃剂(IFR)/OREC阻燃复合材料。探讨了OREC对PP膨胀阻燃体系的影响,通过X射线衍射(XRD)、极限氧指数、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)对阻燃复合材料的微观结构、阻燃性、热稳定性及成炭情况进行了研究。结果表明：PP高分子链插层进入有机累托石层间,形成了插层型复合材料。OREC与IFR具有明显的协同阻燃性。OREC添加量为2 %时,复合材料的极限氧指数达到31 %,较单独添加IFR时高出4.8 %;与纯PP相比,复合材料残炭量由6 %提高到22 %。SEM分析表明复合材料的成炭性较好。     

超支化聚磷酰胺膨胀型阻燃剂的制备及其协同聚磷酸铵对聚丙烯的阻燃性能研究

以三氯氧磷与二氨基二苯甲烷（DDM）为原料,三乙胺兼为催化剂和缚酸剂,采用一步法合成了一种新型的膨胀型阻燃剂——超支化聚磷酰胺（HBPPA）,并对其化学结构与热稳定性进行了表征;将HBPPA与聚磷酸铵(APP)复配后,经熔融共混制备了一系列聚丙烯（PP）阻燃复合材料,并对其阻燃性能、热稳定性及热降解过程进行了研究。结果表明,当HBPPA与APP的质量比为2∶1,总添加量为30 %(质量比,下同)时,PP阻燃复合材料的极限氧指数最高可达28.2 %,垂直燃烧为UL 94 V-0级;HBPPA与APP复合时形成的残炭最为致密、坚固,既可有效防止内部气流的冲击而破裂,又可阻隔外部氧气与内部可燃性气体的交换,阻止热量传递,阻燃协同效果较好。     

硅镁复合氧化物对膨胀阻燃聚丙烯体系的协效作用

利用水热合成法制备了3种不同硅镁含量(质量分数)的硅镁复合氧化物(Si/Mg分别为3∶1、2∶1、1∶1),利用FTIR、SEM、XRD表征了其形貌和结构。利用熔融共混法制备了硅镁复合氧化物(MS3、MS2、MS)/多聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)/聚丙烯(PP)复合材料。对比研究了3种硅镁复合氧化物对APP/PER/PP体系的协效作用,结果表明:MS3、MS2、MS均可显著提高复合材料的阻燃性能,添加量为1%时,LOI从29.90%分别提高到33.57%、32.85%、31.05%,协效效率分别为1.39%、1.32%、1.15%,UL-94等级从NR提高到V-0,随着Si/Mg比的增加,协效作用增强;MS3、MS2、MS均可增加膨胀炭层的致密性。     

膨胀型聚丙烯类阻燃体系

聚丙烯(PP)材料具有高性能、低重量、易加工等优良特性是五种通用塑料之一,被普遍用于食品包装、建筑业、交通业、农业等国民经济重要领域。由于PP材料内在的烷烃结构使其相对容易燃烧,给人类带来便利的同时带来火灾隐患,极大的限制了在更多领域的进一步发展。因此,提高PP类产品的阻燃性能具有非常重要的研究意义及实用价值。文章综述了PP基体中最常用的阻燃策略,包括阻燃化合物、应用方法和阻燃机理,并重点介绍了近五年来的研究进展,对其应用前景进行了展望。     

膨胀型阻燃剂和有机蒙脱土协同阻燃聚丙烯的研究

采用熔融插层法制备了聚丙烯/膨胀型阻燃剂/有机蒙脱土（PP/IFR/OMMT）阻燃复合材料。探讨了OMMT对PP膨胀阻燃体系的影响,通过X射线衍射(XRD)、极限氧指数、热重分析(TG)、力学性能测试对阻燃复合材料的阻燃性、热稳定性及力学性能进行了研究。结果表明,PP高分子链插层进入OMMT层间,形成了插层型复合材料。OMMT与IFR具有明显的协同阻燃性。OMMT添加量为2份时,复合材料的极限氧指数达到31 %,较单独添加IFR时高出30 %;与纯PP相比,复合材料残炭率明显提高。随着OMMT含量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均呈现先上升后下降的趋势,当OMMT含量为3份、IFR含量为22份时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度达到最大值。