不同芳基磷酸酯与膨胀型阻燃剂复配阻燃PP的研究

采用间苯二酚双(二苯基)磷酸酯(RDP)、双酚A双(二苯基)磷酸酯(BDP)、磷酸三甲苯酯(TCP)和异丙苯基磷酸酯(IPP)作为阻燃协效剂与膨胀型阻燃剂(IFR)复配阻燃聚丙烯(PP)。研究了芳基磷酸酯的种类对PP/IFR复合材料阻燃性能、热稳定性能和力学性能的影响,并通过热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)等对材料进行了表征。结果表明:芳基磷酸酯对PP/IFR复合材料具有一定的协同阻燃作用。当芳基磷酸酯用量为5.0%时,PP/IFR/TCP、PP/IFR/IPP、PP/IFR/RDP和PP/IFR/BDP复合材料的氧指数(OI)由PP/IFR的28.5%分别提高到29.5%、30.0%、30.5%和29.5%,垂直燃烧级别由UL 94V-1级提升至UL 94V-0级;同时,RDP和BDP可提高PP/IFR复合材料的热稳定性能,500℃时的残余率分别高达15.4%和12.9%。此外,RDP和BDP的加入有利于IFR粒子的分散,从而改善了材料的力学性能。     

膨胀阻燃PP的制备及其阻燃性能研究

以三羟乙基异氰尿酸酯(THEIC)为成炭剂,与聚磷酸铵(APP)及4A型分子筛组成可用于聚丙烯(PP)的膨胀阻燃剂(IFR)体系,并研究了IFR对PP阻燃性能和热降解行为的影响。结果表明:由32%的THEIC、64%的APP和4%的4A型分子筛组成的IFR对PP具有较好的阻燃效果;IFR用量为25%时,阻燃PP的氧指数达到34.0%,并通过UL 94V-0测试。热重分析(TGA)测试结果表明,THEIC和APP具有协同成炭作用,IFR通过改变PP的热降解行为,提高了PP的热稳定性。扫描电镜(SEM)测试结果表明,阻燃PP/IFR体系在燃烧后形成了致密的膨胀炭层,起到很好的阻燃作用。     

三嗪类成炭剂的合成及对聚丙烯的阻燃

以三聚氯氰、二乙醇胺和乙二胺为原料,设计并合成了一种新型三嗪类成炭剂(CA),将其与聚磷酸铵(APP),三聚氰胺(MA)复配成膨胀型阻燃剂(IFR),并用其对聚丙烯(PP)进行阻燃.使用混料设计的方法研究了CA对阻燃PP体系的阻燃性能和力学性能的影响.结果表明.所复配的IFR极大地改善了PP的阻燃性能.当IFR是由80.3%(质量分数,下同)的APP、13.0%的MA和6.7%的CA组成时,IFR对PP体系具有最有效的阻燃性.当PP中IFR加入量为30%时,阻燃PP体系的的极限氧指数(LOI)达到35.5%;当IFR加入量仅为25%时,阻燃PP体系的的阻燃性能也通过UL-94 V-0级,LOI值达到32.5%.     

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。     

含磷钛酸酯偶联剂改性膨胀型阻燃剂及其阻燃聚丙烯的研究

采用含磷钛酸酯偶联(剂PTCA)对由三聚氰胺焦磷酸(盐MPP)和季戊四(醇PER)复配组成的膨胀型阻燃(剂IFR)进行表面改性,并用其制备阻燃聚丙烯(PP)。研究了PTCA用量对PP/IFR共混物力学性能和阻燃性能的影响,并通过热重分析和扫描电镜对共混物进行了表征。结果表明:PTCA有效改善了IFR与PP基体的相容性,提高了PP/IFR共混物的力学性能及阻燃性能。当PTCA用量为1.0%时,共混物的拉伸强度和缺口冲击强度为27.3 MPa和3.2 kJ/m2,分别比未改性的PP/IFR提高了18.7%和6.7%;LOI从未改性PP/IFR的28.5%提高到31.5%,且通过UL94 V-0级;此外,共混物的热稳定性也明显提高,700℃时的残炭率由未改性PP/IFR的8.2%提高到12.1%。     

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。     

KH550改性PEPA对PP/IFR体系阻燃、耐水和力学性能的影响

利用硅烷偶联剂KH550对季戊四醇磷酸酯(PEPA)进行表面改性,得到Si-PEPA,将其与三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR)对聚丙烯(PP)进行阻燃改性。研究了KH550改性PEPA对PP/IFR体系阻燃、耐水和力学性能的影响。利用极限氧指数(LOI)仪、垂直燃烧(UL94)仪、锥形量热(CONE)仪对阻燃PP的燃烧性能进行测试,结果表明,当IFR的添加量为20%时,PP/MPP/Si-PEPA体系可以达到UL94 V-0级,氧指数达到32.5%,最大热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)都较PP/MPP/PEPA体系有明显降低。热重分析(TGA)显示,经KH550处理后,PP/IFR材料的热稳定性显著提高。经70℃热水浸泡72 h后,PP/MPP/Si-PEPA材料仍然可以通过UL94 V-1级。同时,KH550对PEPA的表面处理也提高了PP/IFR材料的力学强度。     

改性纳米磷酸锆对膨胀阻燃聚丙烯性能的影响

以多聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)为阻燃体系模板,研究了改性纳米磷酸锆(n-ZrP)对膨胀阻燃聚丙烯复合材料(PP/IFR)阻燃性能的影响,并且采用热重分析(TGA)、红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)研究了n-ZrP的阻燃协同作用机理。阻燃性能的研究表明,n-ZrP能够明显改善复合材料的阻燃效果;当n-ZrP添加量为2%时,PP/IFR复合材料的氧指数值达到了31.6%,通过了UL 94 V-0级测试;当n-ZrP添加量为0.5%时,其催化效率达到最高。TGA分析结果表明,n-ZrP能够促使阻燃复合材料提前降解,并保留更多的残碳。FTIR和SEM结果表明,n-ZrP能够起到片层阻隔作用并催化IFR的酯化和交联反应,形成更多含磷的交联结构(P—O—C和P—O—P的),提高炭层的致密程度,从而改善复合材料的阻燃性能。     

空心玻璃微珠对膨胀阻燃聚丙烯材料的阻燃协效研究

采用三嗪成炭剂(CFA)和聚磷酸铵(APP)制备膨胀阻燃剂(IFR),将空心玻璃微珠(HGM)加入IFR进行协效阻燃,探讨HGM对PP/IFR/HGM的氧指数、垂直燃烧、热降解行为、炭层形貌的影响。结果表明:PP/IFR/HGM(5%)复合材料的LOI为32.6%,1.6 mm样条垂直燃烧通过V-0级。PP/IFR/HGM(5%)最大热失重温度为494.3℃,800℃残炭率为9.5%,与纯PP相比,热分解速率降低,热稳定性提高,残炭量增多。HGM的加入使复合材料的阻燃性能明显提高,PP/IFR/HGM(5%)热释放速率峰值为183 kW/m2,总热释放量为3 456.2 MJ/m2。空心玻璃微珠使PP/IFR/HGM(5%)复合材料的炭层更致密。     

焦磷酸哌嗪/MCA对聚丙烯的阻燃作用

通过垂直燃烧试验、极限氧指数(LOI)测定和锥形量热分析,对焦磷酸哌嗪(DPP)与三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)复合而成的膨胀型阻燃剂(IFR)阻燃聚丙烯(PP)进行了研究。结果表明:当m(MCA):m(DPP)为1.0∶2.5,IFR质量分数为26%时,PP的LOI为34.2%,垂直燃烧试验可通过V-0级;与PP相比,阻燃PP的热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)分别降低了91.34%,31.42%。该IFR对PP的阻燃机理与聚磷酸铵基IFR的类似,主要是通过凝聚相阻燃。     

EPDM/PP/IFR/Nano-ZnO阻燃复合材料的制备及其性能研究

将纳米氧化锌(nano-ZnO)作为协效改性剂与膨胀阻燃剂(IFR)复配,制成IFR/nano-ZnO复合阻燃剂,并将其用于三元乙丙橡胶/聚丙烯(EPDM/PP)复合材料的阻燃。研究了nano-ZnO用量对该EPDM/PP/IFR/nano-ZnO阻燃复合材料的阻燃性能和力学性能的影响。结果表明:EPDM/PP/IFR/nano-ZnO阻燃复合材料具有优良的阻燃性能,且材料的力学性能明显改善;另外,当nano-ZnO用量为2%时,该阻燃复合材料的综合性能最佳。     

膨胀型阻燃剂在聚丙烯中的应用

对自制的膨胀型阻燃剂(IFR)进行了预处理并添加了协效阻燃剂等助剂,形成一种高效的膨胀型阻燃体系。通过氧指数、热重分析和扫描电子显微镜等检测手段,考察了该阻燃体系的阻燃性能和添加量。IFR、硼酸锌和其他助剂最佳质量比为25：2：2。改进后的膨胀型阻燃体系用于聚丙烯,不仅阻燃性能优良,同时还具有较好的力学性能。     

Flammability,thermal stability,and mechanical properties of ethylene-propylene-diene monomer/polypropylene composites filled with intumescent flame retardant and inorganic synergists

Three kinds of inorganic particles, zinc borate (ZB), organic montmorillonite (OMMT), and expanded graphite (EG) as synergistic flame retardants, are incorporated into ethylene-propylene-diene monomer/polypropylene (EPDM/PP) composites filled with intumescent flame retardants (IFR). The effect of three synergistic flame retardants on the combustion, thermal stability, and mechanical properties of the EPDM/PP/IFR composites are investigated by limiting oxygen index (LOI), UL-94 test, cone calorimeter test (CCT), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy, mechanical property testing, and dynamic mechanical analysis (DMA). The results from LOI, UL-94, and CCT show that the synergistic effect of IFR with ZB and EG is better than IFR with OMMT in the flame retardant EPDM/PP/IFR composites. The TGA results indicate that the thermal stability and char residues of the composites is improved with the addition of inorganic particles, which is attributed to the formation of dense char layers to isolate heat flow. DMA results including storage modulus (G'), loss modulus (G"), and loss factor (tan δ) suggest that the composites with inorganic particles exhibit more rubber-filler interaction, which limits the movement of the rubber chains.     

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%。     

Synergistic effect of mesoporous silica SBA‐15 on intumescent flame‐retardant polypropylene

Mesoporous silica SBA‐15 synthesized from Pluronic P123 and tetraethoxysilane was used as a synergistic agent on the flame retardancy of polypropylene (PP)/intumescent flame‐retardant (IFR) system. Limiting oxygen index (LOI), UL‐94 rating and thermogravimetric analysis were used to evaluate the synergistic effect of SBA‐15 on PP/IFR system. It showed that PP/IFR system could reach V‐0 with loading of SBA‐15 ranging from 0.5 to 3 wt%, while without SBA‐15 it had no rating at UL‐94 test. The LOI value increased from 25.5 to 32.2 when the loading of SBA‐15 was 1 wt%. The thermal stability of PP/IFR was improved in the presence of SBA‐15 and the amount of the char residue at 600° C was increased from 8.96 to 16.42 wt% when loading of SBA‐15 varied from 0.5 to 5 wt%. Laser Raman spectroscopy (LRS) and scanning electron microscopy were employed to study the morphology of the char residue of PP/IFR system with and without SBA‐15. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

有机-金属杂化化合物阻燃聚丙烯的研究

将有机-金属杂化三嗪化合物（SCTCFA-ZnO）与聚磷酸铵（APP）复配制备了膨胀型阻燃剂（IFR）,通过极限氧指数测试、垂直燃烧测试、锥形量热分析、热失重分析和扫描电子显微镜分析等表征方法研究了SCTCFA-ZnO/APP的协同作用对PP复合材料阻燃性能的影响。结果表明,APP与SCTCFA-ZnO复配可以有提高PP材料的阻燃性能,当IFR的添加量为25 %（质量分数,下同）,且APP/SCTCFA-ZnO的质量比为2/1时,复合材料的极限氧指数最高,达到31.1 %,达到UL 94 V-0级;IFR可提高复合体系的温热稳定性,阻燃复合材料燃烧后会形成一层致密、连续的炭层,从而起到良好的阻燃效果。     

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。     

纳米SiO2对PP/MPP/PEPA膨胀阻燃体系的协同作用

以纳米SiO,为阻燃协效剂,采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和茏状季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配阻燃剂,制备具有良好阻燃性能的无卤阻燃聚丙烯(PP).研究纳米SiO2用量对PP阻燃性能和协效作用的影响.结果表明:添加少量的纳米SiO2可提高PP的阻燃性能;当纳米SiO2添加量为1%时,阻燃PP的氧指数达28.5%.TGA和FTIR分析及SEM和体式显微镜观测结果表明:添加少量的纳米SiO2可促进体系成炭,稳定炭层,从而提高材料的阻燃性能.