DOPO-APTES的制备及其对涤纶织物阻燃抗熔滴性能的研究

为了提高涤纶织物的阻燃性和抗熔滴性能,采用Atherton-Todd反应,以DOPO和APTES为原料合成了一种含有N,P,Si 3种元素的阻燃剂DOPO-APTES。通过溶胶-凝胶法,将DOPO-APTES整理到涤纶织物上。与涤纶原样相比,整理后涤纶织物的残炭率明显增加,具有较好的阻燃效果,同时抗熔滴性能大大提高。     

一种桥链DOPO衍生物的合成及对聚乳酸的阻燃性能

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和乙二醇为主要原料,碘化钠为催化剂,设计合成了一种新型的桥链DOPO衍生物(Di-DOPO)。采用红外光谱、差示扫描量热分析、热重分析、质谱分析、核磁共振等方法对其进行分析表征,确定了其结构。将该化合物与聚乳酸(PLA)共混,通过氧指数(LOI)测试、垂直燃烧、热重分析、锥形量热等手段考察了其对PLA的阻燃性能及热降解行为的影响。结果表明,Di-DOPO质量分数达到10%时就可以使阻燃PLA材料通过UL-94 V-0级,并能有效抑制PLA的熔滴现象,LOI值也由纯PLA的20%提升到36.3%。阻燃剂质量分数为5%,10%和15%时,热释放速率峰值(PHRR)分别降低了5.2%,12.7%,19.6%。当加入Di-DOPO后,阻燃PLA复合材料的热稳定性比纯PLA明显提高。综上,所制备的Di-DOPO阻燃剂对PLA具有很好的阻燃效果。     

DOPO衍生物/聚乳酸复合材料的热降解、阻燃及力学性能

研究9, 10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、10-(2, 5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO-HQ)、6H-二苯并[c, e][1, 2]氧代磷酸甘油酯, 6, 6’-(1, 2-苯乙基)双-, 66’-二氧化物(DiDOPO)三种衍生物的热分解行为,并考察了它们对聚乳酸(PLA)材料热降解、阻燃及力学性能的影响。热重分析结果表明,DOPO阻燃剂初始分解温度(T_5%)仅为154℃,DOPO-HQ的T_5%提高到342℃,DiDOPO的T_5%达到363℃,明显高于DOPO与DOPO-HQ。对比DOPO衍生物/PLA复合材料的T_5%发现,T_5%(DOPO/PLA,273.5℃)< T_5%(DOPO-HQ/PLA,321.5℃)< T_5%(DiDOPO/PLA,333.8℃),呈现出与阻燃剂热稳定性相一致的递增趋势。另外,热降解动力学结果表明复合材料的热降解活化能提高。通过热重-红外光谱分析(TG-IR)、裂解-气相色谱/质谱联用(PY-GC/MS)探究DOPO衍生物/PLA复合材料的热降解行为,结果表明三种阻燃剂主要通过产生磷氧自由基实现气相阻燃作用,DOPO-HQ和DiDOPO的特征基团可能在凝聚相中发挥作用。在垂直燃烧测试中三种体系均达到V-0级,其中DOPO/PLA熔滴最严重,DiDOPO/PLA体系熔滴得以抑制。此外,力学测试结果表明,DOPO/PLA拉伸强度比纯PLA下降83.1%,而DOPO-HQ/PLA和DiDOPO/PLA仅分别下降14.2%和15.6%。      

PET的燃烧及阻燃机理研究

本研究通过对纯ＰＥＴ及添加不同阻燃剂的ＰＥＴ样品燃烧的气相、固化产物的红餐光谱和ＣＯＮＥ实验分析,探讨了ＰＥＴ的燃烧阻燃机理。认为ＰＥＴ燃烧时,在生成气相产物的同时,还会发生交联反应形成环烯结构。溴化磷酸酯阻燃剂具有磷、溴协同效应,可在气相到固相全过程内起阻燃作用;而芳香族溴化物主要是气相阻燃机理;聚合型溴化聚芳烃,由于聚合聚合物链可能参与ＰＥＴ降解过程的交联反应,所以也是气相、固相均有阻燃作用。     

含马来酰亚胺结构的DOPO基反应型阻燃剂的合成及其对环氧树脂性能的影响

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和N-对羧基苯基马来酰亚胺(pCPMI)为主要原料合成了一种新型的反应型阻燃剂DOPO-pCPMI,利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR),核磁共振谱(¹H-NMR、³¹P-NMR)对阻燃剂分子的结构及其组成进行了分析表征。随后将DOPO-pCPMI与环氧树脂预聚,再以4,4’-二氨基二苯基砜(DDS)为固化剂制备DOPO-pCPMI/EP复合材料。通过极限氧指数(LOI)、动态热机械分析(DTMA)、热失重分析研究了复合材料的阻燃性能和热性能。结果表明：当pCPMI的质量分数为6%时,DOPO-pCPMI/EP固化体系综合性能最佳,氧指数由24%提高至33.5%;玻璃化转变温度(T_g)为210℃;弯曲强度由90 MPa提升至127 MPa;在氮气气氛下不同组分树脂的浇铸体残炭率不断提高。对燃烧后炭层的红外分析和扫描电子显微镜(SEM)分析表明形成了含马来酰亚胺的刚性炭层,且炭层外部紧凑、完整,内部致密、多孔。     

CMSs/APP对PET阻燃性能的影响

结合阻燃剂复配技术,以碳微球(CMSs)与聚磷酸铵(APP)为添加材料,通过熔融共混法制备了CMSs/APP/PET复合材料。采用锥形量热仪(CONE)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、扫描电镜(SEM)等对CMSs/APP/PET复合材料的阻燃性能进行了研究,并对CMSs与APP的配比及含量进行优化。结果表明,单独添加3%CMSs可使PET的LOI值提高到25.1%,释热速率峰值(PHRR)从513.22 kW/m²下降到382.51 kW/m²,但该复合材料不能通过UL-94的测试;单独添加3%APP仅可使PET的LOI值提高到21.9%,但其UL-94可达到V-0级。通过探讨不同配比的CMSs/APP对PET阻燃性能的研究发现,在CMSs/APP的添加量为2%,质量比为1∶2时,CMSs/APP/PET复合材料的阻燃效应最佳,其LOI值可达27.5%, PHRR值下降了45.4%,总产烟量(TSP)由14.4 m²下降到12.4 m²,残炭量由13.2%增加到17.3%,且UL-94可达到V-0级,可满足PET在不同燃烧方向的阻燃要求。     

含磷纳米复合物/聚氨酯弹性体复合材料的制备与阻燃性能EI北大核心CSCD

将自制的DOPO-MMT纳米复合物添加到聚氨酯弹性体中,得到新型聚氨酯弹性体复合材料。并分别与添加了DOPO、蒙脱土(MMT)和DOPO与MMT的物理混合物等的3种体系的阻燃效果作了对比研究,探讨了各体系的阻燃性能及阻燃机理。研究表明,使用纳米复合的DOPO-MMT阻燃剂,阻燃效果要明显优于单独添加DOPO、MMT和物理混合的DOPO和MMT阻燃剂。这是因为DOPO-MMT在聚氨酯中实现了MMT纳米级别的分散,DOPO的气相阻燃和MMT的凝聚相阻燃共同作用抑制了燃烧过程,使得聚氨酯复合材料的UL-94垂直燃烧达到V-2级别,锥形量热测试中有最低的热释放速率和热释放量,材料获得了良好的阻燃效果。     

新型阻燃剂CN—329的合成及阻燃性能

该文由三氯氧磷、季戊四醇、三聚氰胺和水合成一种新型阻燃剂CN—329，并研究影响反应的因素，得出最佳工艺条件，用红外光谱、元素分析测定产品的化学结构。进行阻燃剂CN—329在聚乙烯泡沫塑料的应用试验，阻燃聚乙烯泡沫塑料的氧指数(OI)值为27，显示CN—329是一种较好的新型阻燃剂。采用差示扫描量热(DSC)进行CN—329的热分析，探讨了膨胀阻燃机理。该文对CN—329的差示扫描量熬(DSC)分析和用于聚乙烯泡沫塑料阻燃未见文献报道。     

含DOPO/吲哚的磺胺类化合物的合成及阻燃环氧树脂

以吲哚-3-甲醛、磺胺胍和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料,合成了一种含DOPO/吲哚的磺胺类化合物(SIAD),并制备了环氧树脂(EP)/SIAD复合材料。加入6%SIAD后,EP/SIAD-6复合材料通过UL-94 V-0等级测试,LOI值提升至32%,其峰值放热率(535 kW/m²)、总热释放(64.2 MJ/m²)和平均有效燃烧热(18.1 MJ/kg)值较纯EP分别下降了37.3%,33.6%和22.5%,呈现出良好的火灾安全性。SIAD通过释放出含磷自由基和不可燃性气体等起到气相阻燃作用,同时通过促进形成致密的连续炭层在凝聚相中起到阻燃作用。     

香草醛衍生含磷席夫碱的合成及与DOPO协效阻燃环氧树脂

本文以苯基磷酰二氯、香草醛和4-氨基苯酚为主要原料,合成了一种含磷席夫碱阻燃剂(PH-VAN-AP),并采用红外光谱、核磁共振氢谱和核磁共振磷谱证明其结构符合预期。将DOPO与PH-VAN-AP作为复配阻燃剂PH/DOPO加入环氧树脂(EP)中,通过垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)和锥形量热测试(CCT)对其阻燃性能进行了表征,并利用热失重和差示扫描量热分析了环氧树脂的热稳定性、热降解过程及玻璃化转变温度(Tg)。结果表明,PH/DOPO兼有气相和凝聚相2种阻燃机理,能有效提高EP的燃烧性能。具体而言,当仅添加PH/DOPO至体系的3%(质量分数)时,顺利通过了UL-94测试并达到V-0等级,其LOI由24.7%提高至34.8%。此外,峰值热释放速率(PHRR)和总热释放(THR)分别降低了257 kW/m²和8 MJ/m²,材料的残留量提高了6.8%。添加3%的PH/DOPO,环氧树脂的Tg由149.5℃降至148.1℃,变化不大,表明PH-VAN-AP一定程度上改善了由于DOPO加入EP后导致Tg下降的问题。     

DOPO衍生物在阻燃环氧树脂中的应用研究进展

综述了近年来DOPO(9,10-二氢-9-氧-10-磷杂菲-10-氧化物)衍生物作为环氧树脂固化剂、环氧树脂和添加型阻燃剂在环氧树脂中的合成和应用状况,并对阻燃环氧树脂的阻燃性和热性能进行了比较。     

环氧树脂的阻燃性研究进展

按发挥阻燃功效的物质或元素与环氧树脂分子结构的关系,将各种阻燃环氧树脂分为复合型和结构型两类,并分别介绍了它们的研究现状、主要问题及发展趋势。     

新型磷系阻燃剂的合成与表征及其阻燃性能初探

以甲苯、苯基硫代膦酰二氯(DCPPS)、1,6-己二胺为原料,高锰酸钾为氧化剂,通过四步反应合成了阻燃剂双(对-N-氨基己基-苯甲酰基)苯基氧化膦(BNBPPO)。用熔点I、R、元素分析等手段对合成的BNBPPO进行了表征,并且对各步的反应条件进行了优化。通过TG初步探讨了其热稳定性。在己内酰胺聚合成尼龙6时,加入该阻燃剂。实验表明,含有7%BNBPPO的尼龙6的氧指数从24提高到29.6。     

石墨烯及其衍生物在聚合物方面阻燃的研究进展

随着聚合物燃烧事件的不断增多,阻燃引起了人们的关注。石墨烯及其衍生物因优异的阻燃性能成为了阻燃剂的研究热点,对石墨烯及其衍生物在环氧树脂、聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯方面的阻燃进行了综述。     

阻燃化改性海泡石纤维的制备及其结构与性能

采用具有高活性端基的膨胀型阻燃剂3, 9-二氯-2, 4, 8, 10-四氯代-3, 9-二磷螺环-3, 9-二氧-[5.5] -十一烷(SPDPC)-己二胺共聚物(PSPHD)对海泡石纤维(SEP)进行阻燃化接枝改性, 并对改性海泡石纤维(PSPHD-SEP)的结构及热性能进行了SEM、 TEM、 XPS、 FTIR、 XRD、 TGA 和DTG测试。采用熔融共混制备了SEP/LDPE(低密度聚乙烯)和PSPHD-SEP/LDPE复合材料。SEM和TEM显示, 接枝前后海泡石纤维表面形貌有明显变化。XPS、 FTIR和XRD分析表明, 阻燃齐聚物PSPHD通过与SEP表面羟基反应对其进行阻燃接枝改性, 这对SEP纤维的结构有一定影响, 但并未造成结构的根本破坏。TGA和DTG测试分析表明, 阻燃接枝改性改变了海泡石纤维的热分解历程, 证明在海泡石表面确实发生了接枝反应。当PSPHD-SEP的质量分数为5%时, PSPHD-SEP/LDPE复合材料的极限氧指数值(LOI)可达23。      

新型无卤膨胀阻燃聚丙烯的制备及阻燃性能

利用有机杂环磷酸酯1, 2, 3-三(5, 5-二甲基-1, 3-二氧杂环己内磷酸酯基)苯(FR)、聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺(MEL)制备新型无卤三源膨胀阻燃聚丙烯(IFR/PP)材料, 通过极限氧指数(LOI)、水平燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、锥形量热(cone)等方法研究了IFR对聚丙烯阻燃性能影响。结果表明: 当IFR总添加质量分数为30%(FR∶APP∶MEL质量比为4∶8∶3), 阻燃IFR/PP的LOI 达到36.2%, 其热释放速率峰值(pk-HRR)、热释放速率平均值(av-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)、比消光面积平均值(av-SEA)、质量损失速率平均值(av-MLR)及一氧化碳释放率平均值(av-CO)相对未阻燃PP分别降低75.9%、71.7%、76.4%、74.6%、58.3%和50.0%, 300 s时CO释放量接近0, 呈现出良好的阻燃、抑烟和抑毒性能; SEM研究表明, IFR催化PP在燃烧初期形成了致密、坚硬的优质炭层。     

DOPO-PHBA反应型阻燃剂的合成及其与TGIC复配体系对环氧树脂性能的影响

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）和对羟基苯甲醛（PHBA）为主要原料,合成了一种新型的反应型阻燃剂DOPO-PHBA,利用FTIR和核磁共振谱（¹H-NMR、³¹P-NMR）对其分子结构和组成进行了分析表征。将DOPO-PHBA与异氰尿酸三缩水甘油酯（TGIC）复配用于制备DOPO-PHBA-TGIC/环氧树脂（EP）复合材料,通过极限氧指数（LOI）、动态热机械测试（DMA）和TGA分别对DOPO-PHBA-TGIC/EP复合材料的阻燃性能和热性能进行了研究。结果表明：成功制备了DOPO-PHBA,且DOPO-PHBA-TGIC复配型阻燃剂能显著改善EP的阻燃性能,当体系磷元素的质量分数为0.6wt%时,氧指数（LOI）由24%提高至32.5%;此外不同磷含量的DOPO-PHBA-TGIC/EP复合材料的玻璃化转变温度（T_g）均保持在200℃以上并且在800℃时的残炭量不断提高,其初始分解温度和最大热失重速率均有所下降;燃烧后残炭的红外分析表明,该体系满足凝聚相阻燃机制,且DOPO-PHBA-TGIC的加入不会削弱EP的力学性能。     

MWNTs-OH/PET纳米复合材料的燃烧性能与阻燃机理研究

用原位聚合方法制备了纯PET和MWNTs-OH/PET纳米复合材料,用锥形量热仪测试了4种样品的燃烧性能,用场发射扫描电镜表征了纳米复合材料的微观机构。对比分析了4种样品的燃烧性能、烟及毒气释放量。结果表明复合材料的热释放速率(HRR)峰值及平均值,总放热量(THR)和有效燃烧热(EHC)平均值都有所降低,纳米复合材料的CO生成速率峰值较平缓且低于纯PET的CO生成速率,没有增加PET材料的毒性。从扫描电镜图和锥形量热仪测试结果可以初步断定,MWNTs-OH/PET纳米复合材料属于气相阻燃和凝固相阻燃机理。