有机海泡石对环氧树脂阻燃性能的影响

通过硅烷偶联剂对海泡石(SEP)进行改性制备有机海泡石(O-SEP),将O-SEP和环氧树脂(EP)复合制备EP阻燃复合材料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)对O-SEP的结构进行表征,并利用热失重分析(TGA)、UL 94垂直燃烧测试和锥形量热测试(CCT)等手段对EP复合材料的热性能、力学性能和阻燃性能进行研究。结果表明:硅烷偶联剂可以实现SEP的有机改性;O-SEP的加入可以提高复合材料的弯曲强度和冲击强度;随着O-SEP含量的增加,复合材料的热稳定性逐渐提高,O-SEP的引入可以提高复合材料的阻燃性能。     

海泡石与APP对PVC/竹粉复合材料的阻燃抑烟机理

将海泡石(SEP)和聚磷酸铵(APP)同时加到聚氯乙烯(PVC)/竹粉复合材料中,考察SEP和APP对复合材料的协效阻燃抑烟作用及力学性能的影响。结果表明,在锥形量热实验中,热释放速率峰值相对减少42.8%,平均热释放速率和总热释放量相对减少29.5%和25.7%,总烟释放量相对降低了12.2%,一氧化碳平均产率相对降低了42.0%;扫描电子显微镜分析发现,APP具有催化成炭并形成膨胀泡沫炭层的作用,而SEP具有吸附聚集诱导成炭的作用;APP的阻燃机理主要属于气相阻燃机理,SEP的阻燃机理主要属于凝聚相阻燃机理;弯曲性能测试结果表明,SEP与APP对PVC/竹粉复合材料具有协同颗粒增强作用;拉伸性能测试结果表明,SEP对PVC/竹粉复合材料的塑性变形能力的损害比APP小。因此,SEP与APP联用能够对PVC/竹粉复合材料进行有效的阻燃抑烟,同时也能增强复合材料的力学性能。     

PP/LGF复合材料的膨胀性阻燃与协效阻燃性能

采用膨胀型阻燃剂(IFR)及协效剂海泡石(SP)对长玻璃纤维增强聚丙烯(PP/LGF)复合材料进行阻燃,通过双螺杆挤出机制备了PP/LGF母粒,IFR母粒和SP母粒,然后将这3种母粒通过注塑机制备了PP/LGF/IFR/SP复合材料,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试、锥形量热仪、热重分析、扫描电子显微镜、力学性能测试等表征PP/LGF各阻燃复合体系的性能。结果表明,当IFR质量分数为22%时,PP/LGF/IFR阻燃复合材料的LOI为28.8%,且垂直燃烧等级达到V–0级;锥形量热仪测试结果表明加入IFR及SP后阻燃复合体系的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;SP质量分数为1%,IFR质量分数为21%的PP/LGF/IFR/SP阻燃复合材料LOI为29.6%,垂直燃烧等级达到V–0级,热释放速率峰值和总热释放量得到有效降低,热稳定性最好,且燃烧时产生致密的炭层覆盖于玻璃纤维表面,同时加入1%SP后复合材料的力学性能下降幅度相对较小。     

海泡石填充聚丙烯的性能研究

制备了聚丙烯(PP)/海泡石复合材料,考察了海泡石对复合材料熔融性能、结晶性能、力学性能及热变形温度的影响。结果表明:海泡石的加入提高了PP的结晶温度,降低了PP的熔点和结晶度;海泡石对PP的拉伸强度和冲击强度影响不大;海泡石的加入明显提高了PP的热变形温度。     

氧化亚镍在RTB-IFR膨胀阻燃体系中的协效作用

将氧化亚镍(NiO)与膨胀阻燃剂(RTB-IFR,未添加协效剂成分)复配,应用在聚丙烯(PP)复合材料中以研究NiO的阻燃协效作用。探讨了NiO对膨胀阻燃PP复合材料的阻燃性能、力学性能及热降解行为的影响。结果表明,在PP中单独添加20%RTB-IFR阻燃剂,PP复合材料具有较好的阻燃性能,氧指数为31.8%,3.2 mm样条能通过UL94 V-0级。当RTB-IFR阻燃剂中加入5%NiO时,PP复合材料的阻燃性能明显得到提高,氧指数达到33.6%,1.6 mm样条即能通过UL94 V-0级。同时,NiO对PP复合材料的力学性能影响较小。NiO的引入改变了RTB-IFR及RTB-IFR/PP体系的热降解过程,降低了PP复合材料的热分解速率,提高了复合材料高温时的残炭量和热稳定性。     

回收废旧轻质GMT在阻燃聚丙烯中的应用

将废旧轻质GMT回收造粒得到的短玻纤增强聚丙烯(PP-GF)加入到阻燃PP复合材料(FRPP)中获得阻燃增强PP复合材料(FRPP-GF)。力学性能测试结果表明:PP-GF的加入能够提高阻燃PP复合材料的拉伸强度,但会使材料的冲击强度下降。锥形量热测试结果显示:添加30%PP-GF的阻燃PP复合材料与FRPP相比,热释放速率峰值(PHRR)、总放热量(THR)以及平均质量损失速率(AMLR)都相差不大,但是LOI值略有下降,同时无法通过垂直燃烧UL94测试。     

CMSs对新型聚丙烯膨胀阻燃体系性能的影响

为了进一步提高聚丙烯(PP)膨胀阻燃体系的阻燃性能,将碳微球(CMSs)添加至膨胀型阻燃聚丙烯(壳聚糖/聚磷酸铵/聚丙烯(CS/APP/PP))体系中,经熔融共混的方法制备出CMSs/CS/APP/PP复合材料。采用数显氧指数仪(LOI)、锥形量热仪(CONE)、电子万能试验机(EUT)等仪器对复合材料进行了测试,同时考察了CMSs对聚丙烯膨胀阻燃体系(CS/APP/PP)阻燃性能的影响。结果表明,CMSs的加入可提高材料的阻燃性;在CMSs添加量为3%时,复合材料的极限氧指数达到31.5%,较CS/APP/PP体系提高了18.9%;热释放速率峰值(PHRR)、平均热释放速率(MHRR)、平均有效燃烧热(MEHC)、总热释放量(THR)均明显降低,成炭率显著提高,炭层更加致密,火灾性能指数(FPI)达到最大,为0.089 3 m~2·s/kW,较CS/APP/PP体系提高了1倍多,材料的阻燃性大幅度提升。同时CMSs的加入显著提高了复合材料的抑烟性,使复合材料的总烟释放量(TSR)、CO和CO_2的排放均明显降低;且复合材料的火灾蔓延指数(FGI)显著减小,为1.16 kW/(m~2·s),较CS/APP/PP体系降低了29.9%,火灾危险性明显降低。     

聚合受阻胺对膨胀阻燃聚丙烯性能影响

采用四甲基哌啶胺、乙二胺和三聚氯氰为原料,制备了聚合受阻胺,采用傅立叶变换红外光谱和元素分析进行了表征。将聚合受阻胺添加到多聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)复配成的膨胀型阻燃剂中,制备成膨胀阻燃聚丙烯(PP)复合材料。研究了聚合受阻胺用量对膨胀阻燃PP复合材料阻燃性能的影响,并对阻燃协同作用机理进行了初步分析。结果表明,添加少量聚合受阻胺可明显提高膨胀阻燃PP复合材料的阻燃性能,当APP/PER/聚合受阻胺添加量分别为15%,5%和2.0%时,膨胀阻燃PP复合材料的极限氧指数达到28.4%,垂直燃烧达到V–0级。热重分析和热重–质谱联用测试结果表明,聚合受阻胺延迟了复合材料的热降解行为,提高了残炭量,减缓了CO和CO_2的产生速率,体现了自由基捕捉功能。扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和激光拉曼光谱测试结果表明,添加聚合受阻胺后,复合材料形成更多的膨胀型残炭,且在残炭中C元素的含量提高,保留更多的C—H结构。     

有机化坡缕石黏土-膨胀型阻燃聚丙烯复合材料的制备及性能

制备了优异阻燃性能(LOI36%)兼具良好力学性能的膨胀型阻燃聚丙烯复合材料OPGS/PA-APP/PP。将有机化坡缕石黏土引入到哌嗪-多聚磷酸铵(PA-APP)膨胀型阻燃(IFR)聚丙烯(PP)复合材料中,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、通用电子万能试验机研究了有机化坡缕石黏土添加量对PA-APP阻燃聚丙烯复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,添加质量分数为2%的有机化坡缕石黏土提高了该复合材料的阻燃性能和力学性能。此外,所制备样品经垂直燃烧测试可达到阻燃V-0级别。实验证明,有机化坡缕石黏土在膨胀型阻燃聚丙烯复合材料中具有明显的协效阻燃作用。     

焦磷酸哌嗪协同次磷酸铝阻燃聚丙烯复合材料性能

为提高聚丙烯(PP)的阻燃性能,以焦磷酸哌嗪(PAPP)和次磷酸铝(AHP)为原料,通过熔融挤出的方式制备了不同质量比的PP复合材料,采用极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、热重分析(TG-DTG)、锥形量热(CONE)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对PP复合材料热稳定性及阻燃抑烟性能进行分析,研究PAPP和AHP不同配比对阻燃性能的影响。结果表明,PAPP和AHP膨胀阻燃剂的加入大幅提升了PP复合材料的阻燃抑烟性能,当PAPP和AHP质量比为4∶1,总添加量为25%时,PP复合材料LOI达到31.5%,通过UL94垂直燃烧V-0级,800℃残炭率为23.16%,说明PAPP和AHP两者发挥了较好的协同阻燃作用。此外,其热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP)都得到大幅降低,SEM结果表明阻燃成分在PP复合材料表面形成了连续、致密的膨胀炭层,提升了材料的阻燃和抑烟性能。     

磷酸硼协效膨胀型阻燃剂对聚丙烯阻燃性能的研究

在膨胀型阻燃剂（IFR）中添加不同比例的协效剂磷酸硼（BP）制备复合阻燃剂,将复合阻燃剂加入聚丙烯（PP）中,制备阻燃PP复合材料。通过垂直燃烧、极限氧指数测试、锥形量热测试、热重分析和力学性能测试对PP复合材料进行表征。结果表明：BP对IFR具有显著的协同阻燃效果。当添加2%BP和13%IFR时,PP/IFR/BP复合材料（样品4#）阻燃性能最佳,燃烧等级达到V-0,极限氧指数达到30.8%。样品4#的热释放速率峰值、平均热释放速率、总产烟量和总释放热与加入15%IFR的阻燃PP相比,分别降低19.51%、4.40%、34.00%和6.87%,700℃时样品4#的质量保留率增加50%。燃烧过程中,PP/IFR/BP复合材料的硼元素在凝聚相中催化IFR交联成炭,较未添加BP的复合材料,PP/IFR/BP炭层膨胀程度更高且更致密。BP协效剂的添加降低了阻燃剂的添加量,明显提升复合材料的力学性能。     

次磷酸铝/水滑石对聚丙烯阻燃性能的影响

为研究次磷酸铝(AHP)和水滑石(HTLc)含量对聚丙烯(PP)阻燃性能的影响,选用不同添加量的AHP和HTLc结合PP制备PP/HTLc、PP/AHP和PP/HTLc/AHP复合材料。对三种复合材料进行阻燃性能测试,包括氧指数测试、垂直燃烧实验、热释放实验和热失重实验。结果表明:AHP和HTLc的添加均提高复合材料的阻燃性能,其中AHP使复合材料的阻燃性能提升效果较好,但HTLc的加入对复合材料阻燃性能提升有限。当AHP的添加量为4 g,HTLc的添加量为16 g,PP/HTLc/AHP复合材料的阻燃性能最佳。     

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。     

几种无卤膨胀型阻燃剂对聚丙烯性能的影响

聚丙烯(PP)为基体树脂,分别加入无卤膨胀型阻燃剂FR-1420、FP2200和HS20制备了阻燃PP复合材料,考察了三种阻燃剂及其含量对材料的阻燃性能、力学性能、熔体质量流动速率及加工性的影响,通过热重分析(TG)研究了材料的热分解行为。结果表明,三种阻燃剂均能提高PP的阻燃性能,当阻燃剂质量分数达到20%时,阻燃PP复合材料垂直燃烧等级均可达到V-0级;随阻燃剂含量的增加,阻燃PP复合材料的阻燃性不断提高,拉伸强度、冲击强度、熔体质量流动速率下降;阻燃剂对阻燃PP复合材料的力学性能、熔体流动速率及加工性有较大影响,阻燃剂FR-1420和FP2200效果较好,且其加工温度可达250℃,阻燃剂HS20效果较差,其加工温度仅为200℃;TG分析表明,加入阻燃剂使阻燃PP复合材料初始分解温度提前,残炭率增加,有利于提高PP材料的阻燃性能。     

埃洛石纳米管对膨胀阻燃聚丙烯阻燃性能的影响

以聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)为膨胀阻燃体系(IFR)制备了含有埃洛石纳米管(HNTs)的无卤膨胀阻燃聚丙烯(PP)复合材料。通过极限氧指数和热失重分析仪(TGA)以及锥形量热仪(CONE)研究了天然纳米材料埃洛石纳米管(HNTs)的加入对膨胀阻燃PP阻燃性能与热稳定性的影响,并通过扫描电镜(SEM)对残炭形貌进行了观察和分析。结果表明,加入2份(质量分数,下同)的HNTs后,材料的极限氧指数提高到32%,达到UL-94V0级别,热释放速率降低到222kW/m2,加入HNTs后形成的炭层结构更致密,阻燃效果更好。     

不同聚合度成炭剂在膨胀阻燃聚丙烯中的应用研究

以三聚氯氰、乙胺、乙醇胺和乙二胺为原料,通过控制物料比合成了4种不同聚合度的成炭-发泡剂(CFA)。将合成的CFA与聚磷酸铵(APP)及纳米二氧化硅复配成膨胀阻燃剂并添加到聚丙烯(PP)中,制备阻燃PP材料。通过热重分析、氧指数、垂直燃烧和力学性能测试研究了材料的热稳定性、阻燃性能和力学性能。结果表明:随着CFA聚合度的增加,膨胀阻燃体系对PP材料的阻燃效率相应提高;阻燃剂的加入提高了PP材料的热稳定性,CFA聚合度的变化对阻燃PP材料的力学性能影响不大。当CFA的聚合度为40时,阻燃PP材料的阻燃性能和热稳定性能均达到最佳。     

新型磷-氮膨胀阻燃剂在改性聚丙烯中的应用研究

采用自制干法合成的磷-氮膨胀型阻燃剂(磷酸酯三聚氰胺盐,IFR)复配聚磷酸胺(APP)和聚四氟乙烯(PT-FE)阻燃改性聚丙烯(PP),利用极限氧指数法、垂直燃烧法分析了阻燃PP的燃烧性能,通过热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对阻燃PP的热降解过程、燃烧性能、残炭结构进行了分析,并研究了燃烧过程中复配阻燃体系对PP的阻燃机理。结果发现,IFR、APP和PTFE之间具有明显的阻燃协效作用;当阻燃剂总添加量为24%(APP为6%、IFR为17.5%、PTFE为0.5%)(质量分数)时,阻燃PP的极限氧指数达到30.1%,垂直燃烧测试达UL 94V-0级;加入阻燃剂还能提高PP的热稳定性。     

三聚氰胺表面改性碳纳米管对聚丙烯阻燃性能的影响

采用三聚氰胺(MEL)对多壁碳纳米管(MWNTs)进行表面改性,获得MEL改性多壁碳纳米管(MEL-MWNTs),利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热失重分析仪(TGA)对改性产物MEL-MWNTs的结构进行表征。通过熔融共混将MEL-MWNTs用于提高聚丙烯(PP)的阻燃性能,通过极限氧指数、垂直燃烧(UL 94)、锥形量热分析(CONE)和TGA测试PP/MEL-MWNTs复合材料的阻燃及热稳定性;通过扫描电子显微镜(SEM)观察炭层结构,并测试复合材料的力学性能。结果表明,少量MEL-MWNTs(≤3 %)(质量分数,下同)可以明显改善PP的阻燃性能,3 %的MEL-MWNTs使PP的极限氧指数从18 %提高到22 %,UL 94中开始产生熔滴的时间也从3.7 s延长到30.0 s,燃烧后形成致密炭层;热释放速率及总量均比纯PP有所降低;同时MEL-MWNTs的加入使PP复合材料的拉伸强度有一定提升,但断裂伸长率降低。     

PP/海泡石复合材料的制备及性能表征

以PP接枝马来酸酐(PP-MAH)为相容剂,采用双螺杆共混挤出法制备了PP/海泡石复合材料,通过毛细管流变仪、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)等测试方法,研究了不同海泡石含量对PP/海泡石复合材料结构和性能的影响。结果表明:随着海泡石含量的增加,PP/海泡石复合材料表观黏度呈现出先降低后增加的趋势,当海泡石含量为6%时,表观黏度最小;海泡石的加入未改变PP的晶型,PP和PP/海泡石复合材料均只有1个熔融峰,属于PP的α晶型;海泡石的加入使复合材料的熔点略低于纯PP,而结晶温度高于纯PP;随着海泡石含量的增加,PP/海泡石复合材料的拉伸强度逐渐降低,而断裂伸长率呈现出先增加后降低的趋势。     

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。