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。     

一种膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯性能的研究

研究了N-P膨胀型阻燃剂(NPR)对聚丙烯(PP)阻燃性能的影响。进行了力学性能测试,并利用热重分析仪、氧指数测定仪、水平-垂直燃烧试验仪对阻燃PP的各项性能进行了进一步的表征。结果表明:当NPR添加量为20%时,PP/NPR复合材料冲击性能最高;当NPR添加量为30%时,PP/NPR复合材料弯曲性能最高;NPR的加入可提高PP/NPR复合材料的热稳定性;添加量超过30%后,复合材料的分解残余量无太大变化,但是NPR过量添加会恶化材料的力学性能;当NPR添加量为40%时,LOI为23.3%,材料无法点燃,达到UL 94V-0级。     

氢氧化镧对聚丙烯膨胀阻燃体系性能影响

采用燃烧性能测试、热重分析、扫描电镜和力学性能测试等手段,分别研究了氢氧化镧对聚丙烯/磷酸密胺盐/季戊四醇(PP/MP/PER)复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,添加氢氧化镧的PP/MP/PER复合材料的垂直燃烧指数均达到V0级别,当氢氧化镧添加量为0.5 %（质量分数,下同）时,复合材料的极限氧指数可达33.0 %,说明氢氧化镧能在一定程度上提高了PP的阻燃性能,是一种有效的阻燃协效剂。这可能是因为膨胀阻燃PP体系在燃烧过程中,氢氧化镧可与膨胀型阻燃剂反应形成网状结构、提高体系黏度,促进体系形成致密的炭层,提高体系的残炭量。研究还表明,在膨胀阻燃PP体系引入适量的氢氧化镧可在一定程度上提高体系的力学性能。     

IFR/可膨胀石墨及协效剂氧化锌对PP阻燃性能影响的研究

制备了聚丙烯(PP)/有机膨胀型阻燃体系(IFR)、PP/IFR/可膨胀石墨(EG)和PP/IFR/可膨胀石墨(EG)/协效剂氧化锌(ZnO)三种体系,通过力学性能、氧指数(LOI)、垂直燃烧测试及热重分析(TG),探讨了复配膨胀型阻燃体系IFR/EG与协效阻燃剂ZnO之间的协同效应。结果表明,当IFR/EG/ZnO质量比为9.25/9.25/1.5时,阻燃PP的LOI值达到最高,同时阻燃PP的力学性能比不含ZnO的PP有所提高。TG结果表明,ZnO的加入使阻燃PP的热稳定性得到提高,形成了更稳定的保护层,从而提高了PP的阻燃效果。     

膨胀阻燃环氧树脂/有机化凹凸棒土复合材料的制备及性能研究

考察了不同膨胀型阻燃剂(IFR)添加量对环氧树脂(EP)阻燃性能的影响,以及有机化凹凸棒土(OAT)对膨胀阻燃环氧树脂复合材料性能的影响,最后对复合材料的增韧机理及阻燃机理进行了简要分析。结果表明,在环氧树脂中加入25%的IFR,可使复合材料的氧指数(LOI)达到30%,并通过UL94 V-0级测试,但拉伸性能有所降低;在膨胀阻燃环氧树脂体系中,适量添加3%的OAT能使复合材料的力学性能有所提高,对氧指数未见协同改善效果,但都通过了UL94垂直燃烧测试。     

微胶囊红磷协效碱式硫酸镁晶须阻燃聚丙烯复合材料

采用微胶囊红磷(MRP)协效碱式硫酸镁晶须(MOS)制备阻燃聚丙烯(PP)复合材料,研究了MOS/MRP添加量对PP复合材料阻燃性能的影响并探究了其阻燃机理。研究发现,当保持MOS/MRP总添加量为40 phr时,随着MRP添加量的增加,PP复合材料阻燃性能提高;当MRP添加量为10 phr时阻燃性能最好,极限氧指数(LOI)达到25.9%,垂直燃烧等级为UL94 V-0级。当MRP与MOS复配使用时,燃烧过程中相互作用,生成了致密、光滑且密封性好的残炭层,阻碍了表层内能量的传导和与外界物质的交换,提高了复合材料的热稳定性,从而产生了较好的阻燃效果。     

PP-g-MAH增容膨胀阻燃聚丙烯体系的研究

利用熔融共混制备了聚丙烯/膨胀型阻燃剂/马来酸酐接枝聚丙烯(PP/IFR/PP-g-MAH)阻燃复合材料。通过极限氧指数、热重分析、扫描电子显微镜及力学性能测试研究了PP-g-MAH对阻燃复合材料的阻燃性、热稳定性、微观形貌及力学性能的影响。结果表明,PP-g-MAH作为相容剂,当添加5 %的PP-g-MAH时,复合材料的极限氧指数达到30 %, 垂直燃烧达到UL 94 V-0级;随着PP-g-MAH含量的增加,阻燃剂和基体PP之间的界面作用力提高,体系的拉伸强度和弯曲强度均有提升,冲击强度减小幅度不大;与未加PP-g-MAH的复合材料相比,添加相容剂的复合材料成炭率明显提高。     

羟基锡酸锌/MPP-PER协同阻燃聚丙烯的性能研究

将三聚氰胺磷酸盐(MPP)、季戊四醇(PER)用于聚丙烯(PP)阻燃改性，研究了羟基锡酸锌(ZHS)对PP抑烟效果的影响。采用极限氧指数(LOI)、UL-94燃烧等级测试、烟密度、锥量测试分析了阻燃PP复合材料的阻燃性能。结果表明，MPP-PER复配能起到较好的阻燃协同作用，能有效提升聚丙烯复合材料的阻燃性能；ZHS的加入能显著降低聚丙烯复合材料的产烟量。当MPP-PER阻燃剂添加量为26%,ZHS的添加量为3%时，LOI达25.1%,UL-94通过V-2级(1.6 mm),燃烧最大比光密度(Ds_max)相比于纯PP降低了23.7%。     

固相剪切碾磨制备无卤协效阻燃聚丙烯材料

采用固相剪切碾磨技术制备了由石墨烯(GE)和低聚倍半硅氧烷(POSS)组成的复合协效剂协效膨胀阻燃聚丙烯(PP)复合材料。采用极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、微型量热(MCC)、扫描电镜(SEM)、力学测试等方法,研究了阻燃PP复合材料的结构与性能。结果表明,GE明显提高了阻燃PP材料的阻燃性能。与PP/RMAPP/POSS(80/19/1)相比,PP/RMAPP/POSS/GE(80/18. 8/1/0. 2)的最大热释放速率(PHRR)降低了33%,垂直燃烧水平提高至UL-94 V0级。此外,当GE添加量为0. 2%时,与未碾磨PP阻燃材料相比,碾磨制备的PP阻燃材料的极限氧指数由27. 0%提高至29. 5%,拉伸强度由29. 2 MPa提高至33. 5 MPa,因此,磨盘碾磨强大的三维剪切力场作用,可以改善阻燃剂在PP基体中的分散性和界面相容性,提高PP阻燃材料的阻燃性能和力学性能。     

膨胀阻燃剂/纳米黏土复配阻燃ABS

通过熔融共混法制备了有机化纳米黏土(OMMT)与膨胀型阻燃剂(IFR)复配阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),并以苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯共聚物接枝马来酸酐(SEBS-g-MAH)作为增容剂。采用冲击和拉伸试验方法对材料的力学性能进行表征,采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)和锥形量热(Cone)试验对材料的燃烧行为进行分析。结果发现,加入增容剂SEBS-g-MAH后,膨胀型阻燃剂与ABS的相容性得到提高,力学性能得到大幅提高。例如,5%SEBS-g-MAH加入到ABS/IFR(60/40)复合材料中,冲击强度提高至9 kJ/m~2,与未添加SEBS-gMAH体系相比,冲击强度的提升幅度较大。SEBS-g-MAH对复合材料体系的传统阻燃性能的影响较小。适量纳米黏土与膨胀型阻燃剂的复配可以进一步降低ABS树脂力学性能的损失,对传统阻燃性能(LOI和UL 94垂直燃烧级别)的影响较小,在ABS/IFR/SEBS(75/25/5)复合材料体系中,加入纳米黏土后,高温下可以形成阻隔炭层,隔绝热量和氧气。因此,与纯ABS和ABS/IFR/SEBS(75/25/5)复合材料体系相比,纳米黏土能显著降低ABS树脂在锥形量热测试中的热释放速率、热释放速率的峰值和总的放热量,有利于减缓火灾蔓延的速度。     

埃洛石复配阻燃剂对聚丙烯阻燃性能和力学性能的影响

用埃洛石、三聚氰胺作为阻燃剂,制备了无卤阻燃聚丙烯(PP)复合材料。通过氧指数(OI)、垂直燃烧、万能力学仪、扫描电镜分析研究了埃洛石复配阻燃剂对PP阻燃性能、力学性能的影响。结果表明:埃洛石复配阻燃剂可使PP复合材料通过UL94燃烧性能测试,在提高材料OI的同时,保持了其优良的力学性能。     

微胶囊化膨胀阻燃剂及膨胀阻燃聚丙烯性能的研究

通过微胶囊化技术合成了新型磷氮体系无卤膨胀型阻燃剂(IFR),采用IFR提高聚丙烯(PP)的阻燃性能。运用扫描电子显微镜、氧指数仪和垂直燃烧仪等对IFR阻燃PP体系的表面形态和性能进行分析。结果表明,聚磷酸铵经包覆后粒度增大;当IFR的质量分数达到30%左右时,PP/IFR体系可以获得良好的阻燃效果,其氧指数达到32%,燃烧等级为FV-0级,抑烟效果较明显;力学性能下降不大;断裂面形态良好。     

Vinyl polysiloxane microencapsulated ammonium polyphosphate and its application in flame retardant polypropylene

Vinyl polysiloxane microencapsulated ammonium polyphosphate (MAPP) was prepared by a sol-gel method using vinyltrimethoxysilane as a precursor to improve its thermal stability and hydrophobicity. The MAPP was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS) and thermogravimetric analyzer (TGA). The results showed that ammonium polyphosphate (APP) was successfully coated with vinyl polysiloxane. MAPP and pentaerythritol (PER) were used together to improve the flame retardancy of polypropylene (PP). The flame retardant properties of PP composites were investigated by limiting oxygen index (LOI), UL-94 test, TGA and SEM. When the MAPP was added as a flame retardant, with PER as a char forming agent, the LOI of PP/MAPP/PER composites was 33.1%, and it reached the UL-94 V-0 level. The results also demonstrated that the flame retardant properties of PP/MAPP/PER composites were better than those of PP/APP/PER composites at the same loading. Moreover, the addition of flame retardant and carbon forming agent could promote the crystallization behavior of PP.     

Effects of organopalygorskite on intumescent flame‐retarded polypropylene

The effect of organopalygorskite (OPGS) on an intumescent flame retardant (IFR) low‐density polypropylene (PP) has been investigated using the limited oxygen index (LOI), vertical burning test (UL‐94) and thermogravimetric analysis (TGA). The results of the LOI and UL‐94 tests indicate that the addition of OPGS substantially increases the LOI value for PP/IFR at a OPGS to IRF mass ratio of 2/28 with 30 wt% of total flame retardant. In addition, the samples pass the V‐0 rating in the UL‐94 tests. The results indicate that the addition of 2.0 wt% of OPGS simultaneously increases the tensile strength and bending strength of PP/IFR. J. VINYL ADDIT. TECHNOL., 24:281–287, 2018. © 2016 Society of Plastics Engineers     

改性水滑石对聚丙烯阻燃和力学性能的影响

以硝酸镁和硝酸铝为原料,采用共沉淀法制备了Mg/Al-CO_3-LDHs前体,然后通过阴离子交换法制备了衣康酸插层、钛酸酯偶联剂NDZ-201附着的复合改性水滑石(ITA-LDHs)。通过熔融共混法制备了阻燃性能和力学性能较好的ITA-LDHs改性的聚丙烯(PP)复合材料。通过FTIR、XRD、TGA和SEM对ITA-LDHs进行了表征。结果表明:衣康酸已经插入到水滑石层间,钛酸酯偶联剂已经附着在水滑石表面。对复合材料的极限氧指数(LOI)、垂直燃烧实验(UL-94)、热重曲线、热释放速率(HRR)、总热释放速率(THR)和质量损失率进行了测定,结果表明:随着水滑石添加量的增多,无论是未改性还是改性的水滑石都能对PP起到阻燃效果,且改性后的水滑石(LDHs)的LOI值、抗熔滴时间、热稳定性、成炭率均显著提高。当水滑石的添加量为30%(以聚丙烯的质量为基准,下同)时,ITA-LDHs改性PP的LOI达到27.5%,明显优于添加未改性LDHs PP的25.5%;UL-94等级达到V0级,优于未改性LDHs的V1级;通过测试材料的弯曲强度和拉伸强度可知,与未改性的水滑石相比,改性后的水滑石力学性能明显改善。     

改性聚磷酸铵对三嗪类膨胀阻燃聚丙烯性能的影响

由改性聚磷酸铵(APP)、自制的三嗪类成炭发泡剂(CFA)等复配制成膨胀型阻燃剂(IFR),以二氧化硅、二氧化钛等为协效剂阻燃聚丙烯(PP)。研究了不同组分的IFR及协效剂对阻燃PP复合材料阻燃性能、力学性能和耐水性能的影响。结果表明:改性APP的亲水性下降;由改性APP/CFA(4/1)、二氧化硅协效剂复配的PP复合材料阻燃性能、力学性能优良,助剂在PP基体中分散性好,热水浸泡后氧指数为32.5%,仍能达到UL94V—1级,失重率为2.92%。     

白炭黑改性膨胀阻燃剂对PP/POE燃烧及力学性能的影响

采用白炭(黑SiO2)作为协效阻燃剂,与膨胀阻燃(剂IFR)复配阻燃聚丙烯/乙烯-辛烯共聚物(PP/POE)复合材料,观察其用量对复合体系燃烧及力学性能的影响。结果表明:当SiO2/IFR/PP/POE为1/9/3.3/20时,体系的阻燃效果较好,垂直燃烧实验达到了UL 94 V-0级,拉伸强度提高很大,冲击强度略微降低,体系的综合性能最佳。     

不同膨胀型阻燃剂改性聚丙烯/聚乳酸复合材料

用两种不同的膨胀型氮磷阻燃剂(IFR1和IFR2)阻燃改性聚丙烯(PP)/聚乳酸(PLA)复合材料。结果表明:两种阻燃剂在PP/PLA基体中都具有良好的分散性和界面粘合性。阻燃剂的加入降低了材料的力学性能,而含有25%阻燃剂的PP/PLA复合材料就能到达垂直燃烧试验(UL-94)的V0等级。燃烧过程中阻燃剂通过在材料表面形成致密的炭层来提高材料的阻燃性,其中IFR1对PP/PLA体系的阻燃改性效果更好。从力学性能和阻燃效果的双重考虑,质量含量25%的阻燃剂适合于PP/PLA材料的阻燃改性。     

含PEPA/纳米Al(OH)3的膨胀型阻燃聚丙烯研究

用磷酰基季戊四醇（PEPA）替代传统的季戊四醇作为炭源，与APP、三聚氰胺复合组成膨胀型阻燃剂（IFR），制备了膨胀型阻燃聚丙烯（IFR-PP）。讨论了阻燃剂对IFR-PP的阻燃性能、力学性能、热稳定性的影响，以反纳米Al（OH）3对该阻燃体系的影响。结果表明：PEPA在阻燃效果上优于季戊四醇，且PEPA对IFR-PP力学性能的影响小于季戊四醇，当PEPR用量为5份，纳米Al（OH）3用量为15份时，阻燃级别达UL-94 V-0级。同时，纳米Al（OH）3的添加使IFR-PP体系阻燃效果得到提高，且对材料的热稳定性反力学性能影响较小。     

Preparation and properties of FR-PP with phosphorus-containing intumescent flame retardant

A novel phosphorus-containing intumescent flame retardant, triazine oligomer poly (2-morpholinyl-4- pentaerythritol phosphate-1,3,5-triazine) (PMPT), was used to improve the flame retardancy of PP. Effects of PMPT content on the thermal stability, mechanical properties and flammability of PP were discussed, respectively. The morphology of the char residue was observed by SEM. The thermogravimetric (TGA) curves showed that adding PMPT reduced the initial thermolysis temperature of flame retarded PP (FR-PP) while enhanced the thermal stability at high temperature. The slight decline on the mechanical properties of FR-PP suggested that the compatibility of PMPT and PP was good. PP/30% PMPT composite can achieve UL-94 V-0 rating, which revealed that PMPT was an efficient monocomponent intumescent flame retardant. There were many cavities on the compact char layer of FR-PP and the gases generated from PMPT was a critical factor for the flammability properties of FR-PP.