环保型溴系阻燃剂在ABS复合材料中的应用

分别采用十溴二苯乙烷(DBDPE)、四溴双酚A(TBBA)、溴代三嗪(Br N)为阻燃剂和三氧化二锑、氢氧化铝、硅酮粉、抗滴落剂等协效阻燃剂复配,与丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)通过熔融共混挤出制备阻燃ABS复合材料,对比了这3种阻燃剂对复合材料阻燃性能、力学性能、熔体流动性能和热性能的影响。结果表明,添加质量分数为8%的DBDPE即可使ABS复合材料垂直燃烧等级达到V–0级,热变形温度达到74.3℃,但DBDPE对复合材料拉伸、冲击性能及熔体流动性能有较大的负面影响;当3种阻燃剂质量分数均为12%时,添加Br N的复合材料的垂直燃烧等级达到V–0级,缺口冲击强度和热变形温度最高,分别为27.0 k J/m2和74.7℃,热稳定性最好,但拉伸和弯曲强度较低,在相同阻燃剂用量下,添加TBBA的复合材料拉伸、弯曲强度和MFR最大,分别为41.6,60.5 MPa和22.3 g/10 min,但其垂直燃烧等级仅为V–1级。     

不同溴系阻燃剂在阻燃ABS中燃烧行为与热行为

将四种不同的溴系阻燃剂十溴二苯乙烷(DBDPE)、溴化环氧(BEO)、溴代三嗪(BrN)、四溴双酚A (TBBA)在溴素质量分数10%条件下与三氧化二锑复配,然后加入到丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)中制备阻燃ABS材料,研究了这四种溴系阻燃剂阻燃ABS的燃烧行为和阻燃剂热行为之间的关系。结果表明,对于添加阻燃剂DBDPE和BEO的ABS试样,当其厚度为1.5,2 mm时,垂直燃烧阻燃等级只能达到V–2级,在锥形量热测试中,燃烧前期的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)也都高于添加阻燃剂BrN和TBBA的ABS试样;对于添加阻燃剂TBBA的ABS试样,当其厚度为1.5 mm时,垂直燃烧阻燃等级就可以达到V–0级,但是在锥形量热测试中,THR和HRR峰值(PHRR)较高;对于添加阻燃剂BrN的ABS试样,当其厚度为1.5 mm时,垂直燃烧阻燃等级可以达到V–0级,在锥形量热测试中,THR和平均有效燃烧热都低于其它阻燃ABS试样,这与四种阻燃剂的初始分解温度和分解速率有很大的关系,DBDPE和BEO初始分解温度高,TBBA初始分解温度低,但是分解速率快,BrN的初始分解温度高于TBBA,低于DBDPE和BEO,而分解速率较TBBA慢,所以整体表现的阻燃效果最佳。     

溴代三嗪/十溴二苯乙烷及CPE对ABS的增韧阻燃

以十溴二苯乙烷(DBDPE)与溴代三嗪(FR-245)为阻燃剂、三氧化二锑(Sb_2O_3)为协效剂、氯化聚乙烯(CPE)为增韧剂,对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)进行增韧阻燃,研究了阻燃剂与增韧剂对ABS力学性能及阻燃性能的影响。通过物理共混的方式制备了阻燃ABS复合材料,结果表明,FR-245/DBDPE质量比为3∶2,阻燃剂总质量分数为13%、CPE质量分数为8%时,增韧阻燃ABS复合材料综合性能优异,其垂直燃烧测试达到V-0级别,LOI值达到28%,拉伸强度为30.8MPa,缺口冲击强度为12.1kJ/m~2。     

阻燃香蕉纤维增强聚乳酸复合材料的制备与表征

采用乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)作为增塑剂增塑聚乳酸,添加改性香蕉纤维和膨胀型阻燃剂(IFR)制备阻燃香蕉纤维增强聚乳酸复合材料.研究结果表明,偶联剂处理纤维的效果最好,使复合材料的拉伸、弯曲强度分别达到57.49MPa、101.80MPa,与扫描电子显微镜(SEM)的结果一致;IFR含量为5份(以聚乳酸为100份计)时综合性能最佳,材料的极限氧指数达到了 32.8%,垂直燃烧实验达到了 V-0 级(UL-94),材料的拉伸和弯曲强度分别为43.97 MPa 和87.95MPa,效果最好.热失重研究结果表明,阻燃香蕉纤维的加入能明显提高聚乳酸的热分解温度和残炭量.     

PC/ABS阻燃合金的开发及性能研究

利用双螺杆挤出机制备了聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC/ABS)共混合金,并以磷酸三苯酯/热塑性酚醛树脂(TPP/TPPFR)复配体系作为膨胀型阻燃剂(IFR)对其进行阻燃改性。通过拉伸、弯曲、冲击强度测试考察了PC/ABS阻燃合金的力学性能;通过热变形温度(HDT)和熔体流动速率(MFR)测试考察了合金的耐热性能和加工性能;通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧测试考察了合金的阻燃性能。结果表明:当PC与ABS的质量比为4:1,复配阻燃剂TPP/TPPFR的质量比为1:1、添加量为11份时,可得到综合性能优异的PC/ABS阻燃合金。     

EVA在无卤阻燃ABS树脂中的应用

将不同醋酸乙烯(VA)含量的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)与聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)复配成膨胀型阻燃剂,探讨了不同VA含量、不同比例的EVA树脂对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的阻燃性、悬臂梁缺口冲击强度、热变形温度的影响。结果表明,在ABS树脂中添加膨胀型阻燃剂EVA/APP/MCA,可显著提高其阻燃性能;随EVA含量增加,EVA/APP/MCA无卤阻燃ABS体系的阻燃性能和悬臂梁缺口冲击强度增加,热变形温度下降;随VA含量的增加,EVA/APP/MCA无卤阻燃ABS体系的阻燃性能和热变形温度增加,悬臂梁缺口冲击强度下降。     

PC/聚硅氧烷体系的力学性能和阻燃性能

采用水解缩合法,通过改变正硅酸乙酯含量(TE/Si)以及烷硅比(R/Si),制备一系列聚硅氧烷阻燃剂,并将该系列阻燃剂以5%的添加量应用到PC中,研究PC/聚硅氧烷复合体系的力学性能和阻燃性能.结果表明:复合材料的拉伸强度在54.8～61.0 MPa之间,弯曲强度在98.0～104.0 MPa之间,与纯PC的拉伸强度59.7 MPa和弯曲强度105.7 MPa相比可知,阻燃剂对材料的力学性能影响不大.复合材料阻燃性能和极限氧指数(LOI)明显提高,在燃烧过程中,复合材料的热释放速率和烟气产生速率都有不同程度的降低.     

有机磷阻燃剂对阻燃增强PET材料的性能影响

考察了3种有机磷阻燃剂对溴化聚苯乙烯阻燃增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料性能的影响,筛选出了合适的有机磷阻燃剂,全面考察了其用量对阻燃增强PET体系力学性能、热学性能、结晶性能、相对漏电起痕指数(CTI)和灼热丝起燃温度(GWIT)的影响。结果表明,相比多聚芳基磷酸酯和三聚氰胺聚磷酸盐,使用次膦酸盐作为无卤协同阻燃剂的综合性能最好。随着次膦酸盐用量的增加,阻燃增强聚PET材料的拉伸强度和弯曲强度先增加后降低,缺口冲击强度逐渐下降,热变形温度逐渐升高,阻燃性能和结晶性能变好,CTI和GWIT升高。当次膦酸盐用量为6份时,阻燃增强PET材料的拉伸强度为118.0 MPa,弯曲强度为178.5 MPa,缺口冲击强度为7.3 k J/m2,热变形温度为243.7℃,阻燃等级为UL94 V-0(1.6 mm),冷结晶温度为220.3℃,CTI为300 V,GWIT为900℃。     

膨胀型阻燃剂对聚丙烯-木粉复合材料阻燃及性能的影响

主要以聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、以及自制的成炭发泡剂(CFA)复配成的膨胀型阻燃剂对聚丙烯-木粉复合材料进行阻燃.并通过一系列的性能实验研究了不同的阻燃剂配方及阻燃剂含量对聚丙烯-木粉复合材料的力学性能、阻燃性能、流变行为以及热降解行为的影响.结果表明,膨胀型阻燃体系可以提高聚丙烯-木粉复合材料的LOI与成炭性,当添加量为25%时,APP与PER复配阻燃的复合材料的LOI可达27.5,800℃时残余炭含量为19.24%.而且该阻燃剂的加入对提高材料的拉伸和弯曲强度有一定作用.     

硅灰石替代滑石粉在聚丙烯复合材料中的应用

分别采用滑石粉和硅灰石作为无机填料,在聚丙烯(PP)复合材料中添加不同份数的硅灰石和滑石粉并对其综合性能进行系统研究,采用扫描电子显微镜、万能力学性能试验机、冲击试验机、收缩率测定仪和微卡热变形温度测定仪等对无机粉体的颗粒大小、微观形貌和冲击断面形貌以及复合材料的拉伸和弯曲及冲击性能、收缩率、热变形温度进行了测试。研究结果表明：随着硅灰石粉添加量的逐渐增大,PP复合材料的拉伸强度和收缩率逐渐下降,当滑石粉添加量为20份时,拉伸强度为31.979 MPa,收缩率为1.54%,当硅灰石全部替代滑石粉添加量为20份时,拉伸强度下降到29.022 MPa,收缩率下降到1.32%;复合材料的冲击强度先上升后下降,当硅灰石粉和滑石粉添加量均为10份时,PP复合材料的冲击强度达到最大值,为4.302 kJ/m²;PP复合材料的弯曲强度和热变形温度逐渐提升,当滑石粉添加量为20份时,弯曲强度为49.462 MPa,热变形温度为91.2℃,当硅灰石全部替代滑石粉添加量为20份时,弯曲强度上升至58.33 MPa,热变形温度上升至111.7℃。     

无卤阻燃热塑性聚氨酯的制备与性能研究

首先自制了无卤阻燃剂,再与TPU挤出共混,通过热失重分析(TGA)和水平垂直燃烧(UL94)测试对阻燃效果及阻燃机理进行了分析,选择了最佳配方的阻燃剂;随后制备了不同阻燃剂含量的无卤阻燃TPU复合材料,并对复合材料的阻燃性能、力学性能及环保性能等进行了测试。结果表明,自制无卤阻燃剂可以使TPU达到理想的阻燃效果,随着无卤阻燃剂含量的增加,TPU的阻燃性能越来越高,拉伸强度越来越低,当添加量为18%时,复合材料阻燃性可以达到UL94 V-0级(0.8 mm),无滴落,且拉伸强度在20 MPa以上。     

耐热阻燃ABS/PBT合金的性能研究

以十溴二苯乙烷、三(三溴苯基)氰尿酸酯(溴代三嗪)和溴化环氧为阻燃剂、三氧化二锑为阻燃协效剂,对ABS/PBT合金进行阻燃改性,并在阻燃合金体系中引入聚碳酸酯(PC)协同阻燃及提高耐热性能。考察阻燃剂种类、PC含量和PBT含量对阻燃ABS/PBT合金的力学性能、耐热性能及阻燃性能的影响。结果表明,采用溴代三嗪作为阻燃剂制备的ABS/PBT合金综合性能较好;PC的引入可明显提高合金的力学性能和耐热性能,降低溴系阻燃剂及阻燃协效剂的添加量,但会导致合金流动性下降;随着PBT含量的提高,合金的拉伸性能、弯曲性能及流动性提高,冲击性能及热变形温度(HDT)稍有下降。     

滑石粉和有机蒙脱土对溴系阻燃聚丙烯材料性能影响的研究

研究了滑石粉及纳米有机蒙脱土（OMMT）对十溴二苯乙烷（DBDPE）阻燃聚丙烯（PP）的阻燃协效作用,评估了滑石粉、溴系阻燃剂、OMMT的添加量对PP材料阻燃性能、燃烧行为及物理性能的影响。结果表明,滑石粉和OMMT对于DBDPE阻燃PP体系具有显著的协效作用,增加滑石粉和DBDPE用量可以有效提高垂直燃烧性能和极限氧指数水平,添加OMMT可进一步提升垂直燃烧性能和氧指数水平,OMMT还可以显著降低燃烧过程的热/烟释放速率及总量;滑石粉、溴系阻燃剂、OMMT会在不同程度导致材料拉伸强度、冲击强度和熔体流动速率的下降。     

阻燃PC复合材料的性能

研究了不同配比的阻燃剂A和阻燃剂B对聚碳酸酯(PC)阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,阻燃剂A和阻燃剂B对PC具有阻燃作用,添加适量的阻燃剂A和阻燃剂B,材料的极限氧指数从0.248增至0.360.阻燃级别达到UL 94 V-0;并且可有效改善材料的力学性能和热性能,断裂伸长率从93.91%提高到106.93%,弯曲强度从81.46 MPa提高到87.98 MPa,玻璃化转变温度从145℃提高到149℃,同时保持良好的电绝缘性能,满足环保要求。     

微晶纤维素对阻燃聚乳酸复合材料力学性能、阻燃与热稳定性的影响

以经硅烷偶联剂(KH570)处理的微晶纤维素(MCC)为填料,三嗪系膨胀阻燃剂(CFA)与聚磷酸铵(APP)的复配体系为阻燃剂(C-IFR),聚乳酸(PLA)为基体树脂,采用熔融共混方法制备阻燃MCC/PLA复合材料,研究了MCC对阻燃PLA复合材料的力学、阻燃性能、热稳定性的影响。力学试验结果显示,MCC加入使PLA和阻燃PLA均比纯基体树脂的拉伸强度、弯曲强度有所降低,对悬臂梁缺口冲击强度影响小。MCC在小添加量时可以提高PLA复合体系的极限氧指数,MCC与APP具有的协同效应降低了PLA的燃烧速率,提高了材料的成炭性能。热降解动力学表明,MCC增加了PLA和阻燃PLA材料的活化能,提高了PLA复合材料的热稳定性,同时MCC降低PLA的玻璃化转变温度。     

EG和DBDPE/Sb_2O_3协同阻燃ABS的阻燃性能及机理研究

将可膨胀石墨(EG)与十溴二苯乙烷/三氧化二锑(DBDPE/Sb2O3)复配制备ABS阻燃复合材料,通过锥形量热仪和热重分析等方法研究了EG和DBDPE/Sb2O3协同阻燃ABS的燃烧性能,探讨了二者的协同阻燃机理。结果表明:与纯ABS相比,EG与DBDPE/Sb2O3共用使ABS阻燃复合材料的峰值和平均热释放速率分别下降了73.5%和63.8%,峰值质量损失速率降低52.04%,平均有效燃烧热降低19.96%,成炭量增加;EG阻燃ABS为典型的凝聚相阻燃机理,DBDPE/Sb2O3阻燃ABS为气相阻燃机理,二者并用时可以同时发挥凝聚相阻燃和气相阻燃作用,但以凝聚相阻燃机理为主;热重分析表明EG与DBDPE/Sb2O3具有协同作用,ABS分解峰的峰值热失重速率下降25.2%,二者可以互相促进ABS成炭,EG可以保护ABS成炭产物,提高实际成炭量。     

苯并嗪协效二乙基次磷酸铝阻燃PA66的研究

以双酚A型苯并嗪(BOZ)为成炭协效剂,二乙基次磷酸铝(ADP)为阻燃剂,通过熔融共混制备了阻燃尼龙66(PA66)复合材料。通过垂直燃烧测试(UL94)、极限氧指数(LOI)、锥形量热(Cone)、SEM以及TGA等考察了复合材料的协同阻燃性能及作用机制。结果表明:BOZ和ADP具有良好的协同阻燃效应。适量BOZ的引入不但可以提高材料的阻燃性能,还可以改善材料的热稳定性,并且对材料的力学性能影响不大。添加占体系质量分数0.3%BOZ和质量分数7.7%ADP时,ADP/BOZ阻燃PA66复合材料的垂直燃烧达到UL94V-0级,LOI达到了32.8%,拉伸强度、弯曲强度分别为81.52、111.11 MPa。阻燃机理研究表明:ADP/BOZ和ADP都是以气相阻燃作用为主的气相和凝聚相协同阻燃机制。     

无卤阻燃增强聚丙烯的制备

采用多聚磷酸铵(APP)、三嗪系成炭-发泡剂(CFA)、抗滴落剂聚四氟乙烯(PTFE)作为阻燃剂,调整相应比例,采用熔融共混挤出法制备了无卤阻燃聚丙烯复合材料,并研究了镁盐晶须(M-HOS)、相容剂(PP-gMAH)以及硅灰石、玻璃纤维的加入对复合材料性能的影响。结果表明,在纯PP体系中,阻燃剂添加28份时,复合材料阻燃性可以达到UL 94 V-0级(1.6 mm),M-HOS的加入可以提高材料阻燃性能的同时提高材料弯曲强度和弯曲模量,PP-g-MAH对复合材料的阻燃性能影响不明显,但抗冲击性能有了明显提高,硅灰石与玻璃纤维可以有效提高复合材料的热变形温度,但复合材料的阻燃性能下降。     

三聚氰胺聚磷酸盐/硼酚醛协效体系阻燃PA66/GF复合材料的研究

采用氮磷型阻燃剂三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)与硼改性酚醛树脂(BPF)组成的复合阻燃体系对玻纤(GF)增强尼龙66( PA66)复合材料进行阻燃,获得了阻燃性能优异、力学性能良好的增强复合材料,研究了协效阻燃剂BPF/MPP配比、BPF/MPP用量及GF用量对阻燃复合材料阻燃性能的影响,采用微型燃烧量热和质量保持率分析方法研究了阻燃复合材料的燃烧及成炭行为,对复合阻燃剂的协效机理进行了讨论.结果表明,当BPF在BPF/MPP中的质量分数为15％时,添加25％ BPF/MPP复合阻燃剂可使20％ GF增强PA66复合材料达到V-0( 1.6 mm)阻燃级别,极限氧指数增加至25.3％,拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度分别为116 MPa,132 MPa,7.1 kJ/m2.该复合材料可满足高性能无卤阻燃的使用要求.     

ADP-12复配无卤阻燃体系对ABS阻燃及力学性能的影响

以二乙基次磷酸铝(ADP-12)为主阻燃剂,并用协效阻燃剂三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)制备无卤阻燃ABS复合材料,研究了各复配阻燃体系的热降解性能及其阻燃ABS材料的阻燃性能和力学性能。结果表明,ADP-12/MCA阻燃体系较ADP-12/MPP阻燃体系对ABS有着更好的成碳作用,使用ADP-12/MCA(10phr/20phr)制备的ABS阻燃材料氧指数达到39%,垂直燃烧显示出V-1级;填加阻燃剂后的ABS断裂伸长率、冲击强度损失较大,通过扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、相差显微镜(PCM)分析发现,阻燃剂在ABS中的团聚是造成ABS力学性能下降的原因。