碱木质素/聚磷酸铵膨胀阻燃聚氨酯泡沫的制备及性能研究

采用一步发泡法制备出聚氨酯泡沫(PUF),将精制碱木质素与聚磷酸铵(APP)按不同比例组成膨胀阻燃剂(IFR)并添加到PUF中,制得碱木质素/聚磷酸铵膨胀阻燃聚氨酯泡沫(PUF/IFR)。通过极限氧指数(LOI)测试、热重分析(TG)、扫描电镜(SEM)考察了PUF/IFR材料的阻燃性能、热降解行为、成炭性能及残炭微观形貌。结果表明:当碱木质素与APP的复配比为1:6、IFR添加量为30%时,PUF/IFR的LOI值达到26.3%。IFR的加入形成了连续致密的炭层附着在材料表面,降低了材料的热降解速率,提高了残炭率,从而改善了材料的热稳定性和阻燃性能。     

AHP/碱木质素聚氨酯泡沫的阻燃性能

对精制后的碱木质素进行羟甲基化改性,再利用改性后的羟甲基化碱木质素部分替代聚醚多元醇,采用一步发泡法与聚合MDI制备了羟甲基化木质素基聚氨酯泡沫材料。将次磷酸铝(AHP)作为阻燃剂添加到泡沫中制备了阻燃碱木质素聚氨酯泡沫,通过极限氧指数(LOI)测试分析了羟甲基化木质素基阻燃聚氨酯泡沫的阻燃性能。利用热重分析(TG)和扫描电子显微镜(SEM)分别研究制得泡沫的热降解行为、成炭性能和残炭形貌。实验结果表明,当羟甲基化碱木质素替代聚醚多元醇的量为60%,次磷酸铝的添加量为30%时,碱木质素聚氨酯泡沫材料的极限氧指数(LOI)值达到了27.5%。因此,羟甲基化碱木质素和次磷酸铝使泡沫在燃烧时能更好的形成炭层,从而有效地隔绝空气,降低热传递,提高了材料的阻燃性能。     

次磷酸铝添加量对碱木质素基聚氨酯 泡沫阻燃性能的影响

利用精制后的碱木质素部分代替聚醚多元醇制备碱木质素基聚氨酯泡沫材料(PUF/木质素)。将次磷酸铝(AHP)作为阻燃剂添加到材料中制备PUF/木质素/AHP材料。通过极限氧指数(LOI)测试PUF/木质素/AHP材料的阻燃性能,通过热重分析(TG)研究了材料的热降解行为和成炭性能,通过锥形量热(CONE)测试和扫描电子显微镜(SEM)分别研究了PUF/木质素/AHP材料的燃烧行为和残炭的表面形貌。结果表明：当碱木质素添加量为聚醚多元醇的5%、AHP的添加量为30%时,PUF/5%木质素/30%AHP材料的LOI值达到了25.6%,同时降低了材料的热分解速率和热释放量,促进了材料的成炭。当AHP受热分解时,产生的PO自由基会捕捉材料燃烧时产生的氢氧自由基,从而抑制燃烧反应,同时产生磷酸铝和焦磷酸铝,形成致密的炭层阻隔物质和能量的传递,阻止材料进一步燃烧,从而提高材料的阻燃性能。     

三嗪膨胀阻燃聚乳酸的制备及其性能

将实验室自制的三嗪大分子成炭发泡剂(CFA)、聚磷酸铵(APP)及硅树脂复配成膨胀阻燃剂(IFR)添加到聚乳酸(PLA)材料中制备阻燃PLA(IFR-PLA)材料,通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)测试研究了材料的阻燃性能。通过热重分析(TGA)测试研究了材料的热降解行为和成炭性能,通过锥形量热(CONE)测试研究了材料的燃烧行为,并对其燃烧后残炭的形貌进行研究。结果表明:当APP与CFA的质量比为5∶1,IFR的添加量为15%时,IFR-PLA材料通过UL-94 V-0级,LOI值达33.5%。IFR的加入促进了PLA材料的降解和成炭,从而提高了材料的阻燃性能。     

膨胀石墨阻燃碱木质素-聚氨酯泡沫性能研究

将精制后的碱木质素部分代替聚醚多元醇,利用一步发泡法与聚异氰酸酯(PMDI)制备碱木质素-聚氨酯泡沫材料(PUF/碱木质素),同时利用膨胀石墨(EG)制备阻燃型碱木质素-聚氨酯泡沫材料(PUF/碱木质素/EG),通过极限氧指数(LOI)测试对所制试样的阻燃性能进行分析。利用热重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)测试,分别研究了所制试样的热降解行为、成炭性能及残炭形貌。结果表明:当碱木质素替代量为5%、EG添加量为30%时,PUF/碱木质素/EG材料的LOI达到26.1%,EG的加入提高了PUF材料的成炭量,从而达到了提高材料阻燃性能的目的。     

次磷酸铝碱木质素聚氨酯泡沫残炭的形貌

利用精制后的碱木质素代替部分聚醚多元醇制备碱木质素基聚氨酯泡沫材料。将次磷酸铝(AHP)作为阻燃剂添加到碱木质素基聚氨酯泡沫(PUF)材料中制备碱木质素基阻燃PUF材料。采用扫描电子显微镜(SEM)等对其充分燃烧后残炭的表面形貌进行了分析。结果表明,当碱木质素替代量为聚醚多元醇5 wt%时,AHP的添加量为30 wt%时,PUF材料表面残炭量显著增加,且在材料的表面形成了连续致密的炭层,炭层表面较为光滑,该致密炭层能够阻止材料的进一步降解和燃烧,从而提高材料的阻燃性。     

APP/EG对PIR-PU泡沫材料阻燃性能的影响

以聚磷酸铵/膨胀石墨(APP/EG)为阻燃剂,制备了高阻燃的聚异氰酸酯-聚氨酯(PIR-PU)泡沫材料。采用极限氧指数(LOI)测试、红外光谱分析(IR)、热重分析(TGA)等方法对所制备PIR-PU泡沫材料的燃烧及热降解行为进行了研究。结果表明:APP与EG存在着良好的协同阻燃作用,APP/EG的添加可有效提高PIR-PU泡沫材料的LOI值,其中当APP/EG用量为25份、其配比为3/7时,PIR-PU泡沫材料具有最佳阻燃性能,材料的LOI值可达35.4%。APP与EG的复配使用,使PIR-PU泡沫材料的炭层较单独使用APP或EG时更为致密,有效提高了材料的热分解温度,降低了热降解速率,进而改善了材料的阻燃性能。     

聚磷酸铵/次磷酸铝/聚氨酯密封胶阻燃体系的阻燃及热降解行为

以蓖麻油为基础多元醇,聚磷酸铵(APP)与次磷酸铝(AHP)复配协同聚氨酯阻燃体系,制备了阻燃聚氨酯密封胶(FRPUS)。研究了APP/AHP阻燃体系对FRPUS阻燃性能、热稳定性能的影响。结果表明,APP与AHP的质量比为5:1,添加量为50%时,FRPUS的极限氧指数(LOI)值达到35.1%,较纯PUS提高74.6%;TGA和热降解动力学表明APP/AHP提高了阻燃体系的热稳定性。     

液化木质素磺酸钠基阻燃聚氨酯泡沫的制备及性能

对木质素磺酸钠(SLS)先进行液化改性,再利用SLS液化产物替代聚醚多元醇,同时添加阻燃剂聚磷酸铵(APP),采用“一步发泡法”制备出液化木质素磺酸钠基阻燃聚氨酯泡沫(SLS-PUF/APP)。对SLS液化产物的物理性质进行表征,利用极限氧指数(LOI)和垂直燃烧测试研究了材料的阻燃性能;采用锥形量热(CONE)仪、扫描电子显微镜(SEM)和电子万能试验机探究了材料的燃烧行为、残炭微观形貌和压缩性能。测试结果表明：SLS液化产物的羟值、残渣率和黏度分别为537.3 mg/g、 0.77%和332 mPa·s。当SLS液化产物替代聚醚多元醇的替代率为100%时,制备的材料100%SLS-PUF的LOI值达到了20.3%,在此基础上,当APP添加量为20%时,制备的材料100%SLS-PUF/20%APP的LOI值为23.9%。当APP添加量≥19%时,材料的垂直燃烧等级达到V-0级。相较于PUF,100%SLS-PUF/20%APP的最大热释放速率和总热释放量分别降低了693.5 kW/m²和7.7 MJ/m²,残炭量则提高了14.5个百分点,...     

三嗪成炭剂对EVA阻燃性能的影响

三嗪成炭剂(CNCH-DA)与多聚磷酸铵(APP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR)应用于EVA的阻燃改性,采用氧指数测定仪(LOI)、垂直燃烧测定仪(UL-94)分析了EVA/IFR复合材料的阻燃性能,采用微型量热仪(MCC)分析了其燃烧行为,并采用热重分析仪(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)研究了其阻燃机理。结果表明,当APP与CNCH-DA的质量比为2∶1时,EVA/IFR复合材料的LOI值达到27. 7%,并且通过了UL-94 V-0级测试; MCC分析结果表明,添加了IFR后,EVA的燃烧性能下降; TGA分析结果表明,当添加IFR后,EVA/IFR复合材料的热降解推迟,残炭量增加;SEM分析表明,EVA/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EVA/CNCH-DA燃烧后,形成众多不致密的微球。     

三嗪膨胀阻燃剂/聚苯醚阻燃聚丙烯的性能研究

以三嗪成炭发泡剂(CFA)、聚磷酸铵(APP)及二氧化硅(Si O2)复配制备成三嗪膨胀阻燃剂(IFR);将聚苯醚(PPO)以不同的比例取代IFR体系中的CFA成分,制备出新型膨胀阻燃剂,并将其添加到聚丙烯(PP)中制备阻燃PP材料。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL 94)测试研究了材料的阻燃性能,通过拉伸性能、弯曲性能和冲击性能测试研究了材料的力学性能,通过热重分析(TGA)测试研究了材料的热稳定性及热降解行为。结果表明:当阻燃剂用量为20%、PPO替换CFA的量为20%时,阻燃PP材料能通过UL 94V-0级,氧指数为31.0%;当阻燃剂用量为22%、PPO替换CFA的量为30%时,阻燃PP材料依然能通过UL 94V-0级,氧指数为30.9%,随着PPO替换比例的增加,材料的阻燃性能逐渐下降。力学性能测试结果表明,与单独添加IFR相比,随着PPO替换量的增加,阻燃材料的力学性能略有下降,但下降幅度不大。TGA测试结果表明,当阻燃剂用量为20%、PPO替换20%的CFA时,对材料的热降解行为和成炭性能几乎没有影响。总之,在保证材料阻燃性能的前提下,用适量PPO替换CFA,在一定程度上降低了三嗪膨胀阻燃剂及膨胀阻燃PP材料的成本,从而提高了产品的市场竞争力。     

阻燃型聚氨酯泡沫的制备及性能研究

以二乙醇胺(DA)、甲醛和亚磷酸二乙酯(DP)为原料合成了一种新型阻燃二元醇(BHAPE),其与聚醚多元醇(4110)复配制备了阻燃型组合聚醚多元醇,用于制备阻燃型聚氨酯泡沫(FRPUF)。采用极限氧指数(LOI)、热重分析仪(TGA)、锥形量热仪(CCT)和万能试验机等对阻燃聚氨酯泡沫材的料性能进行了研究。结果表明,加入BHAPE可提高聚氨酯泡沫的阻燃性和热稳定性。BHAPE的质量为组合多元醇质量的40%时,聚氨酯泡沫材料的极限氧指数达23.1%,压缩强度为0.225 MPa。     

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。     

精制碱木质素聚氨酯泡沫的制备优化

聚氨酯泡沫制备优化实验结果表明,添加30wt%膨胀石墨、精制碱木质素代替聚醚多元醇的5 wt%时材料的极限氧指数(LOI)为25.9%。按比例添加膨胀石墨、羟甲基化木质素代替聚醚多元醇的60 wt%进行发泡,30 wt%,LOI最高,为29.7%。按比例添加三氯氧磷木质素、羟甲基化木质素代替聚醚多元醇的60 wt%进行发泡,25 wt%,LOI最高,为23.2%。     

三嗪膨胀阻燃硬质发泡聚氨酯材料的制备及性能研究

将自行研究生产的三嗪膨胀阻燃剂(IFR)添加到聚氨酯中制备阻燃硬质发泡聚氨酯(RPUF)材料,通过极限氧指数(LOI)研究了材料的阻燃性能,通过热重分析(TGA)测试研究了材料的热稳定性和成炭性能,通过扫描电镜(SEM)的测试了材料的泡孔结构及燃烧后炭层的表面形貌,同时还研究了阻燃剂添加量对材料的阻燃性能及压缩强度的影响。结果表明:纯RPUF材料的氧指数仅为18.7%,在空气中极易燃烧。当阻燃剂的添加量为25%时,材料的氧指数值提高到了26.1%,同时IFR的加入使得RPUF材料的压缩强度显著提升。TGA结果表明:阻燃剂的添加使得材料的起始热分解温度有所降低,但材料的残炭量得到了很大程度的提高。SEM结果表明:阻燃剂的加入对RPUF材料的泡孔结构影响不大,同时使材料燃烧后的炭层更加的致密和均匀,从而提高了材料的阻燃性能。     

硅酮粉与复合膨胀阻燃剂协同作用对聚丙烯阻燃性能的影响

研究了硅酮粉、聚磷酸铵(APP)与季戊四醇(PER)组成的复合膨胀阻燃剂(IFR)协同作用对聚丙烯(PP)热降解及阻燃性能的影响。通过TGA、LOI极限氧指数表征了PP材料热降解及阻燃性能。采用扫描电镜(SEM)表征了燃烧后残留炭层的表面形貌。结果表明:在PP燃烧过程中,硅酮粉能促进形成致密的,紧凑的膨胀阻燃炭层。当阻燃剂用量占体系的30%时,在聚丙烯阻燃体系中,硅酮粉与膨胀性IFR阻燃剂协同阻燃效果比单独使用IFR的阻燃效果好。硅酮粉与膨胀性IFR阻燃剂协同阻燃效果最佳用量为:硅酮粉为2%,IFR为28%。     

聚磷酸铵/可膨胀石墨阻燃环氧树脂的性能

将聚磷酸铵(APP)与可膨胀石墨(EG)进行复配后添加到环氧树脂(EP)中,以间苯二胺(PDA)为固化剂,制备阻燃环氧树脂固化物,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和热重分析(TGA)测试研究了材料的阻燃性能、热降解行为,通过锥形量热(CONE)测试研究了材料的燃烧行为,通过扫描电镜(SEM)研究了材料炭层的形貌,同时还研究了APP与EG的不同配比对EP材料阻燃性能的影响。结果表明:当APP与EG的质量比为3∶2、添加量为5%时,阻燃EP材料通过了UL-94 V-0级,LOI值达到了29.0%。TGA测试结果表明:阻燃剂APP及EG的加入明显地改变了材料的热降解行为,促进了环氧树脂材料的提前降解和成炭,降低了材料的热降解速率,材料在700℃时的残炭量由14.6%提高到了29.9%。CONE测试结果表明:阻燃剂的加入明显降低了材料的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)。SEM测试结果表明:阻燃材料燃烧后形成了致密均一的炭层,能很好地阻止氧气和热量进入到材料的内部,同时减少可燃气体的逸出,从而抑制了基体树脂的进一步降解和燃烧,提高了材料的阻燃性能。     

羟甲基木质素磺酸钠/膨胀石墨/次磷酸铝阻燃聚氨酯泡沫的研究

本研究利用木质素磺酸钠对聚氨酯泡沫进行改性,提高其阻燃性能。首先,对木质素磺酸钠进行羟甲基化反应,得到羟甲基木质素磺酸钠（HSL）,再将HSL部分替代聚醚多元醇,与聚合4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）混合,制备羟甲基木质素磺酸钠改性聚氨酯泡沫,再添加膨胀石墨（EG）和次磷酸铝（AHP）进一步提高聚氨酯泡沫的阻燃性。制备出样品后分别进行极限氧指数（LOI）、热重分析（TGA）和扫描电子显微镜（SEM）测试。通过极限氧指数测试分析聚氨酯泡沫样品阻燃性能表明：当羟甲基木质素磺酸钠替代量为60%（以HSL质量占HSL和聚醚多元醇总质量的百分比计）时,所得聚氨酯泡沫材料的LOI指数达到21.6%,最大热降解速率降低了1.53 %/min,残炭量提高了15.04个百分点,泡沫试样中泡沫孔隙数量和面积减少。继续添加混合阻燃剂（膨胀石墨和次磷酸铝质量比为3:1）时,所得聚氨酯泡沫材料的LOI指数能达到26.3%,最大热降解速率降低了1.52 %/min,残炭量提高了23.52个百分点,泡沫试样的泡沫孔隙数量和面积进一步减少。因此,本实验制备出一种具有优异阻燃性能的聚氨酯泡沫,其在建筑领域、交通领域、食品保温领域有广阔的应用前景。     

环氧树脂包覆聚磷酸铵-聚丙烯阻燃体系构建

为构建膨胀聚丙烯(PP)阻燃体系,采用原位聚合法制备环氧树脂包覆聚磷酸铵微胶囊(EP-APP)以改善APP与PP材料的相容性,并选用季戊四醇(PER)为成炭剂与EP-APP构成膨胀型阻燃剂(IFR),制备PP/EP-APP/PER阻燃复合材料。以微胶囊的水溶性为指标优化微胶囊包覆工艺,考察了EP-APP与PER质量比和IFR添加量对复合材料的阻燃性能及力学性能的影响,分析了IFR中EP-APP与PER的反应机理。结果表明,当EP加入量为APP质量的10%、固化剂三乙烯四胺(TETA)用量为EP质量的15%时,采用40℃(1 h)+70℃(1 h)的固化反应温度设置,可制得有良好耐水性的EP-APP微胶囊。当IFR质量分数为25%,IFR中EP-APP与PER质量比为3∶1时,制得PP/APP/PER阻燃复合材料的极限氧指数(LOI)达到35.0%,垂直燃烧性能达到UL 94 V-0等级,且复合材料仍能保持较好的拉伸性能。热重分析表明,IFR的分解反应可分为三个阶段：首先是EP-APP受热分解后与PER发生反应,生成含有磷酸酯键的物质;然后是酯类化合物生成稳定的环状酯并释放出H_...     

可膨胀石墨/聚磷酸铵协效阻燃PUI泡沫塑料研究

通过添加可膨胀石墨(EG)和聚磷酸铵(APP)单组分阻燃剂及其复配阻燃剂,制备了聚氨酯–酰亚胺(PUI)泡沫塑料阻燃体系,并对其阻燃性能、热性能、表面碳层形貌及力学性能等进行了研究。结果表明,在相同阻燃剂添加量下,复配阻燃体系的极限氧指数(LOI)值高于单一阻燃剂阻燃体系,PUI/EG/APP体系的LOI值由18.6%提高至30.9%。热失重分析表明EG和APP间的相互作用导致了PUI/EG/APP体系在高温阶段的热降解速率下降,残炭率显著上升。扫描电镜分析表明PUI/EG/APP体系在燃烧后能生成更加连续和致密的炭层。在相同阻燃剂添加量的情况下,EG/APP复配使用能够减少EG对PUI压缩性能的损害。