薄壁阻燃聚碳酸酯的研究

采用全氟丁基磺酸钾阻燃剂(PPFBS)与高岭土复配,成功制备了具有0.8 mm V-0阻燃等级的聚碳酸酯(PC),研究了PPFBS和高岭土对PC热稳定性、燃烧特性和力学性能的影响。结果表明,PPFBS对PC的阻燃效果主要取决于促进PC交联成炭和引发PC降解之间的平衡,而高岭土提高了PC燃烧炭层的稳定性,使其热释放速率更加平缓。除此之外,高岭土对PPFBS阻燃PC的力学性能也有一定的改善作用。     

Trimer阻燃聚碳酸酯的研究

将三(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2,2,2]辛烷-4-亚甲基)磷酸酯(trimer)用于阻燃聚碳酸酯(PC),研究了它对PC阻燃性能、机械性能、热分解行为及灼烧残炭的影响.将trimer用于PC时,其质量分数为8%的用量即可使PC的阻燃级别达到UL 94 V-0(试样厚度为3.2 mm)级,极限氧指数达33%.值得注意的是,加入trimer可改善PC的拉伸强度,特别是弯曲强度及弯曲模量.热分析数据表明,trimer可提前并加速PC的交联成炭,但不能提高PC的成炭率.此外,扫描电子显微镜照片显示,trimer可使炭层轻微发泡膨胀,也可改善炭层质量.     

埃洛石对聚丙烯阻燃的影响及阻燃机理

三嗪成炭剂与聚磷酸铵(APP)复配为膨胀型阻燃剂(IFR),加入埃洛石纳米管(HNTs)形成膨胀型阻燃聚丙烯(PP)复合材料。结果表明:HNTs与IFR对阻燃PP有协同作用,当IFR添加量为17(质量份数,下同),HNTs分添加量为3,阻燃效果达到UL94 V-0级。分析PP/IFR/HNTs体系的阻燃机理,得出HNTs与APP有交联成炭作用,燃烧时能快速在材料表面形成炭层和熔融物,HNTs也起到骨架支撑作用,在两种相互作用下,使PP/IFR/HNTs具有优异的阻燃性能。     

改性海泡石与金属氧化物对膨胀阻燃PP燃烧性能的影响

采用极限氧指数、垂直燃烧、TGA、FTIR和SEM等方法研究了改性海泡石(SP)及金属氧化物(ZnO、Ni2O3)对聚丙烯(PP)/马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)/膨胀阻燃剂(IFR)体系燃烧性能的影响。极限氧指数和垂直燃烧结果表明:SP及金属氧化物均对IFR有一定的协效作用,能提高体系的极限氧指数和阻燃性能。TGA结果表明:SP可以提高燃烧残余炭层的稳定性和残炭率。SEM观察表明:SP与ZnO复配体系的燃烧残余炭层更致密和连续。FTIR测试发现SP、金属氧化物促进了IFR在PP体系中的交联成炭作用,较快生成连续的保护性炭层。     

磷酸酯与无机阻燃剂协同阻燃PC/ABS合金研究

研究了多聚芳基磷酸酯PX220分别与纳米蒙脱土和硼酸锌复配对聚碳酸酯/丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC/ABS)合金的阻燃性能、热稳定性、力学性能及热变形温度的影响。结果表明:用2份纳米蒙脱土和3份硼酸锌分别与10份PX220复配制备阻燃PC/ABS,其氧指数分别达到28%和32%,燃烧性能达到UL94 V-0级。扫描电镜和热重分析表明,复配阻燃剂阻燃PC/ABS合金的炭层能有效隔绝热量的传递,阻止PC/ABS合金热降解,PC/ABS合金热稳定性明显提高。     

芳磺酸盐与BDP协同阻燃聚碳酸酯的性能研究

以芳磺酸盐(KTS)与双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)作为复配体系,制备了阻燃聚碳酸酯(PC)复合材料。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、热失重分析(TGA)、力学性能测试实验研究了复配阻燃剂对PC阻燃性能、热稳定性和力学性能的影响。结果表明:当KTS、BDP用量分别为0.1%和12.5%时,体系的LOI达到最大值37.5%,垂直燃烧等级为UL 94V-0级;KTS与BDP复配使用后,对PC有良好的协同阻燃作用,有利于提高材料的热稳定性,同时提高了阻燃PC复合材料的成炭能力,改善了残炭质量。     

DBBDP阻燃聚碳酸酯性能研究

合成了一种新型无卤固态耐高温磷酸酯阻燃剂——4,4'-二羟基联苯双(二苯基磷酸酯)(DBBDP),利用FTIR、元素分析、1HNMR、31PNMR及TG对其结构及热分解行为进行了表征。研究了该阻燃剂对聚碳酸酯(PC)阻燃性能、力学性能、热分解行为及灼烧残炭的影响。结果表明:阻燃剂用量为4%即可使PC达UL94V—0级(3.2mm),氧指数(OI)接近30%。DBBDP还能改善PC的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度及弯曲模量等力学性能。DBBDP虽不能增加PC的成炭率,却可加速PC的交联成炭。此外,扫描电镜照片显示,DBBDP可使PC残炭的炭层加厚,但不能有效改善炭层的表面沟痕。     

无卤磷氮阻燃剂的合成及在PC阻燃中的应用

以9, 10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧化物（DOPO）和N-苯基马来酰亚胺（N-PMI）为原料,合成了一种新型无卤含氮氧杂膦菲阻燃剂DOPMI,通过FT-IR、LC-MS、TG和DSC对DOPMI做了结构表征和热性能分析。研究了DOPMI及与其他阻燃剂复配应用于聚碳酸酯（PC）后对阻燃性能、力学性能、热分解行为及残炭形貌的影响。结果表明：含3%DOPMI、2%甲基苯基聚硅氧烷（MPS）和24%含磷阻燃PET的PC体系阻燃级别达UL 94 V-0级,LOI提高到30.4%;阻燃剂的加入使PC的缺口冲击强度和拉伸强度有所降低;DOPMI虽不能增加PC的成炭率,但可加速PC交联成炭;此外,SEM照片显示,DOPMI能促使PC发泡,MPS能起到协效阻燃的作用。     

六苯氧基环三磷腈/全氟丁基磺酸钾协同阻燃PC

通过极限氧指数测定、垂直燃烧实验和锥型量热仪研究了六苯氧基环三磷腈(HPTCP)/全氟丁基磺酸钾(PPFBS)对聚碳酸酯(PC)的协同阻燃作用。结果表明,与单独使用HPTCP或PPFBS相比,添加含极少量(0.05%)PPFBS的复合阻燃剂(HPTCP/PPFBS),可使PC的阻燃级别显著提高,燃烧变慢,总热释放量、平均有效燃烧热明显降低,点燃时间明显增加,即复合极少量的PPFBS能明显提高HPTCP对PC的阻燃作用;单独使用HPTCP或PPFBS可显著改善PC的热稳定性,而使用HPTCP/PPFBS复合阻燃剂对PC热稳定性的影响较小。HPTCP是通过气相和凝聚相同时产生阻燃作用的,它能促进PC成炭,形成膨胀性炭层,并通过隔热、隔氧及阻止分解产物挥发而产生阻燃作用,复合极少量的PPFBS能显著增加阻燃PC的成炭量,因而改善了HPTCP的阻燃作用。     

EG/DMMP阻燃聚氨酯酰亚胺泡沫塑料的研究

采用极限氧指数、拉伸试验机和扫描电子显微镜对可膨胀石墨(EG)和甲基膦酸二甲酯(DMMP)复配阻燃聚氨酯酰亚胺泡沫塑料(PUI)的阻燃性能、表面炭层形貌及力学性能等进行了研究。结果表明,阻燃剂添加量相同时,复配阻燃体系的极限氧指数值高于EG单独阻燃PUI,PUI/EG/DMMP体系的极限氧指数值由18.6 %提高至33.4 %;EG/DMMP的复配,减少了对泡孔结构的破坏,PUI/EG/DMMP燃烧后能生成更加连续和致密的炭层;阻燃剂添加量相同时,与EG单独阻燃PUI相比,EG/DMMP复配减少了对压缩性能的损害。     

聚磷酸铵基复合膨胀型阻燃剂的制备及其对聚甲醛的阻燃作用

针对聚甲醛(POM)阻燃的难点,在传统简单共混膨胀阻燃体系聚磷酸铵(APP)/三聚氰胺(ME)/季戊四醇(PER)的基础上,采用高温热反应处理技术将APP(酸源)、ME(气源)和PER(炭源)集成在一个大分子膨胀阻燃体系(RMAPP)中,并将所得大分子一体化产物RMAPP阻燃POM,解决了简单共混膨胀体系中各组分混合不均匀、难分散以及与基体树脂相容性差的难题。研究结果表明:高温热反应产物RMAPP比传统的未经热处理简单共混阻燃体系具有较好的阻燃效果,当阻燃剂RMAPP的添加量为45%时,在垂直燃烧测试实验中,其3.2mm厚试样可达到UL94V—1级别。     

磷氮阻燃剂/协效剂对PA9T的阻燃性、热稳定性的影响

探究二乙基次磷酸铝(ADP)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)及不同协效剂(勃姆石、无水硼酸锌(ZnB)、锡酸锌、三氧化钼)对PA9T阻燃性能的影响,且定量分析阻燃体系的分散性,同时分析阻燃体系的阻燃机理。结果表明:当m(ADP)∶m(MPP)=2∶1,PA9T/ADP/MPP的LOI值为38.5%,UL-94达到V-0级,阻燃效果最佳。PA9T/13.3%ADP/6.7%MPP的实际残炭率高于理论残炭率,表明ADP/MPP的引入促使PA9T在凝聚相交联成炭。协效剂对PA9T阻燃性能的影响程度排序为:ZnB>三氧化钼>锡酸锌>勃姆石。PA9T/FR/ZnB复合材料的烟气释放最低,燃烧后碳氢化合物的释放量显著降低,CO₂释放量提高。复合材料燃烧后形成连续、致密的炭层,且炭层中存在磷酸类物质、碳氧化物及铝氧化物等,具有典型的凝聚相阻燃机理。     

Recent developments in flame retardant polymeric coatings

This paper reviews the recent developments (last decade) in flame retardant polymeric coatings that mostly work by formation of conventional char (condensed phase) and or radical species in gas phase. Advancements in the method of application of such coatings on various substrates, problems of existing flame retardant coatings and new technological developments in terms of flame retardant chemistry are briefly discussed. This review focuses on various approaches in development of flame retardant coatings on various substrates i.e. incorporation of reactive and non-reactive organic compounds and organic/inorganic compounds (hybrid systems) based on metal, Si, P, N and halogens in suitable polymeric matrices and evaluation of their flame retardant characteristics using various analytical techniques.     

阻燃剂类型对聚碳酸酯阻燃性能的影响

分别选用溴化齐聚物、磺酸盐、聚硅氧烷混合物和磷酸酯阻燃剂对聚碳酸酯(PC)进行阻燃改性,研究了阻燃剂类型对PC阻燃性能的影响,同时探讨了试样厚度对阻燃性能测试结果的影响。结果表明,溴化齐聚物提升了PC的灼热丝起燃温度(GWIT),磺酸盐、聚硅氧烷混合物和磷酸酯降低了PC的GWIT;成炭对起燃的影响远小于热分解,决定GWIT高低的因素是热分解温度,热分解温度越高,GWIT越高。磺酸盐分解的SO2促使PC交联形成的产物为层碳或石墨化结构,不仅隔热、隔氧、阻止气体流通,还具有导电性,是真炭层,磺酸盐阻燃改性PC的相比电痕化指数由纯PC的175 V降低至150 V;聚硅氧烷混合物、磷酸酯及其分解物形成的“炭层”仅具有类似炭层的作用,无导电性,对PC的电痕化性能无影响。添加四种阻燃剂后PC的灼热丝可燃性指数、垂直燃烧等级均有不同程度的提升,针焰试验结果变好。随着试样厚度增加,溴化齐聚物阻燃PC的GWIT升高,磺酸盐和磷酸酯阻燃PC的GWIT降低,聚硅氧烷混合物阻燃PC的GWIT无明显变化。随着试样厚度增加,四种阻燃剂阻燃PC的其它阻燃性能整体变好,但磷酸酯阻燃PC的垂直燃烧等级仍为V–1级。     

Flame retardancy finish with an organophosphorus retardant on silk fabrics

The paper mainly deals with flame retardancy of silk fabrics treated with a commercial organophosphorus flame retardant [N‐hydroxymethyl (3‐dimethyl phosphono) propionamide (HDPP), also known as Pyrovatex CP], using the pad‐dry‐cure‐wash method. The structures and properties of the treated and control sample are discussed. The Limiting Oxygen Index (LOI) value of the modified sample is above 30%. After 50 laundry cycles, it still has some flame retardancy left. HDPP and a cross‐linking agent (HMM) were bound to silk fabrics which is confirmed by FT‐IR spectra and amino analysis. The reaction degree of the flame retardant with silk is also high; almost all the tyrosine units have reacted, which can be confirmed by amino acid analysis. The reaction between flame retardant and silk only occurs in the amorphous region of silk fibre, which is confirmed by X‐ray diffraction analysis and amino acid analysis. Thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) analysis show that the flame retardant causes silk fabrics to decompose below its ignition temperature (600°C) and formed carbonaceous residue or char when exposed to fire. The char behaves as a thermal barrier to fire, so silk fabrics show good flame retardancy. The treatment has a little effect on the whiteness of the silk fabrics and the tensile strength of treated silk fabrics slightly decreased; both effects are negligible. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

可膨胀石墨阻燃EVA燃烧性能及热失重行为的研究

用粒径为37、48及75μm的可膨胀石墨(EG)阻燃EVA,用锥形量热仪探讨了不同粒径的EG对EVA的阻燃作用,利用热失重分析仪研究了EVA/EG体系的热稳定性。结果表明:经过锥形量热仪测试表明,EVA/EG的热释放速率曲线呈现前单峰型,体现了典型的凝聚相阻燃机理;30 g EG的加入可以明显降低热释放速率,且粒径越大,阻燃效果越好;通过TG考察EG/EVA阻燃体系的热降解行为,在空气气氛下,EG膨胀炭层负载催化EVA交联成炭;相比于75μm EG,48μmEG形成炭层紧密,成炭量超过2.2%,形成的炭层稳定,在850℃也不会分解。     

无卤阻燃聚对苯二甲酸丙二酯的研究

使用无卤磷系阻燃剂二乙基次膦酸铝(ADP)和氮系阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)作为阻燃剂,马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)为增韧剂,对聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)进行阻燃改性,分别研究两种不同体系阻燃剂对PTT阻燃性能和力学性能的影响,并通过热失重(TG)分析仪、差示扫描量热(DSC)仪,扫描电子显微镜(SEM)对其阻燃机理进行研究。实验结果表明,添加质量分数10%的ADP时,阻燃PTT达到V–0级,极限氧指数(LOI)达到30.0%,ADP主要在凝聚相中发挥阻燃作用;添加质量分数20%的MCA时,阻燃PTT达到V–0级,LOI达到24.9%,MCA主要在气相中发挥阻燃作用;ADP与MCA的加入都降低了阻燃PTT的综合力学性能。TG和DSC测试结果说明,ADP与PTT间的相容性良好,可以有效地促进PTT成炭并提高材料的阻燃性能;MCA与PTT间的相容性较差,且MCA对PTT成炭没有影响。添加质量分数5%的ADP和10%的MCA时,阻燃PTT达到V–0级,LOI达到26.9%,说明ADP与MCA具有协效阻燃作用。     

Thermal degradation behavior of the compound containing phosphaphenanthrene and phosphazene groups and its flame retardant mechanism on epoxy resin

The flame retardant epoxy resin has been prepared by mixing the flame retardant additive hexa-(phosphaphenanthrene-hydroxyl-methyl-phenoxyl)-cyclotriphosphazene (HAP-DOPO) into diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA). After cured by 4,4′-Diamino-diphenyl sulfone (DDS), the flame retardant properties of thermosets were characterized by the limited oxygen index (LOI), UL-94 test and cone calorimeter. The results show the lower peak of heat release rate (pk-HRR), the higher flammability rating than that of flame retardant epoxy resin by 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO), hexa-phenoxyl-cyclotriphosphazene (HPCP) and their mixture cloning the ratio of group component of HAP-DOPO. The degradation route of HAP-DOPO was disclosed by thermogravimetric analysis (TGA), the real time Fourier transform infrared spectra (FTIR), thermogravimetric analysis/infrared spectrometry (TGA-FTIR), pyrolysis gas chromatography mass/spectrometry (Py-GC/MS). During combustion, HAP-DOPO continues to release the PO radicals and o-phenylphenoxyl radical during two degradation stages from 200 °C for its unstable trisubstituted methyl structure of HAP-DOPO, inhibits the chain reaction of decomposition and exerts the flame retardant effect in gas phase. The phosphazene groups link with the residual phosphate from degraded phosphaphenanthrene, which increases the crosslink density of residue, effectively promotes the formation of high-strength, high-yield and phosphorus-rich char layer. The structure of HAP-DOPO shows a remarkable flame retardant molecular structure-effect on enhancing the flame retardant efficiency on thermosets.     

聚铝硅氧烷对聚碳酸酯的阻燃作用

采用水解缩合法制备了聚铝硅氧烷,用极限氧指数、热失重分析、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱研究了聚铝硅氧烷对聚碳酸酯（PC）的阻燃作用机理。结果表明,聚铝硅氧烷可明显提高PC的极限氧指数;在热降解过程中,聚铝硅氧烷可使PC的最大热降解速率降低,800 ℃残炭率显著提高,在PC中添加5 %（质量分数,下同）的聚铝硅氧烷可使PC的800 ℃残炭率提高44.1 %;在燃烧过程中,聚铝硅氧烷会迁移到PC表面,与PC的降解产物发生相互作用,促进残炭的形成,硅(Si)和铝(Al)积聚在材料表面形成富含Si、Al的绝缘炭层,抑制了材料的进一步降解,阻碍了热量和可燃性气体的传递,从而有效地改善了PC的阻燃性能。