含磷阻燃剂对碳纤维增强环氧树脂阻燃性能的影响

以DOPO为阻燃剂,短切碳纤维为增强体,环氧树脂为基体,制备了不同DOPO含量的DOPO/碳纤维/环氧树脂复合材料。采用极限氧指数测定法、锥形量热法和UL-94垂直水平燃烧测试法,分析了复合材料的燃烧特性以及DOPO添加量对复合材料阻燃性能的影响。研究结果表明:DOPO可以提高碳纤维环氧复合材料的阻燃性能;添加磷(P)含量为3%时,与未添加样品相比,极限氧指数提高了9%,达到21.8,热释放速率峰值降低了31.2%;当P含量大于2%时,样品的水平分级达到了FH-1级别;火焰增长指数计算表明,含有1%和3%P的复合材料火灾危险性较小,DOPO对复合材料的阻燃作用主要属于气相阻燃机理。     

碳纤维/环氧复合材料燃烧及产烟特性研究

使用锥形量热仪对T700碳纤维/环氧复合材料、泡沫芯材及T700碳纤维/环氧-泡沫夹芯板进行火灾模拟,并收集平均点燃时间、热释放速率、释烟速率及总烟释放量等试验数据。将三种材料在相同辐射强度50 kW/m~2(796℃)下进行燃烧,同时分析泡沫芯材对T700碳纤维/环氧-泡沫夹芯板的燃烧及产烟影响,包括计算毒性气体生成速率指数(ToxPI_(10 min))以及发烟指数(TSPI_(8 min))等参数,再对试验数据变化及产生物质进行深入分析。研究结果表明:泡沫芯材对T700碳纤维/环氧-泡沫夹芯板的点燃时间没有影响,但会提升T700碳纤维/环氧复合材料的热释放速率峰值(pkHRR)、总热释放量、总产烟量以及加剧生成烟气的毒性。这主要是由于泡沫芯材参与材料中环氧的热解以及成炭环节所致。     

热氧老化对无卤膨胀阻燃PP/LGF复合材料性能的影响

用熔融共混法制备了膨胀阻燃剂填充长玻纤增强聚丙烯(PP/LGF)复合材料,并采用热烘箱老化法,研究了140℃条件下不同热氧老化时间对复合材料热氧老化性能的影响。通过热分析、锥形量热、极限氧指数、垂直燃烧测试对其热解和燃烧性能进行了研究。结果表明,随着老化时间的延长,PP/LGF复合材料的极限氧指数值明显提高,且垂直燃烧等级基本保持不变;并且复合材料的热释放速率峰值、热释放速率平均值和总热释放速率值不断增大。热氧老化对PP/LGF复合材料的最大热失重速率所对应的温度无太大影响,但却显著降低了复合材料的起始分解温度。     

木质素与含磷阻燃剂对环氧树脂固化物阻燃性能的影响

利用不同质量比的木质素、苯酐（PA）、环氧树脂（EP）、2-（二苯基磷酰基）琥珀酸（DPPOSA）共固化制备出一系列环氧树脂固化物,采用极限氧指数测试、UL-94垂直燃烧评级测试、锥形量热仪热释放速率和总热释放量测试、空气条件下的热重分析测试和扫描电镜对环氧固化物进行测试和分析。当EP为90.0%、PA为6.5%、DPPOSA为2.0%、木质素为1.5%时制备的环氧固化物（P-12）的热稳定性能和阻燃性能得到了明显的改善。阻燃性能测试表明：其极限氧指数（LOI）达到34.6%,垂直燃烧测试通过UL-94的V-0级,热释放速率和热释放总量也有效降低;热降解测试结果表明：DPPOSA和木质素的加入可以使材料的降解时间提前,成炭能力增强;扫描电镜结果显示：添加DPPOSA和木质素的环氧固化物燃烧后形成连续、均一、紧密的炭层,进一步证明DPPOSA和木质素的加入使环氧固化物的成炭能力得到增强。     

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。     

聚酰胺6/二乙基次磷酸铝复合材料的阻燃性能

将二乙基次磷酸铝(ADP)和聚酰胺(PA)6通过双螺杆挤出机熔融共混,制备了PA 6/ADP复合材料。利用差示扫描量热仪、垂直燃烧测定仪、极限氧指数仪、锥形量热仪等研究了PA 6/ADP复合材料的热性能、力学性能和燃烧性能。结果表明:ADP的加入提高了PA 6/ADP复合材料的玻璃化转变温度;ADP使PA 6的力学性能轻微下降;当w(ADP)为22%时,可使PA 6的极限氧指数从26.7%提高到33.5%,垂直燃烧等级(试样厚1.6 mm)可以从V-2级达到V-0级,且无熔融滴落现象;热释放速率峰值从1 200 k W/m~2降到500 k W/m~2;燃烧后的复合材料产生致密的炭层,可很好地阻隔辐射热和氧气向PA 6基体的传递。     

聚苯乙烯/次磷酸铝复合材料的制备及阻燃性能

采用熔融共混的方法制备了聚苯乙烯/次磷酸铝(PS/AHP)复合材料。采用热重分析测试研究了复合材料的热稳定性,通过极限氧指数、垂直燃烧和微型量热测试研究了复合材料的阻燃性能。研究表明:次磷酸铝(AHP)有效提高了PS/AHP复合材料的阻燃性能,当次磷酸铝添加量为20%时,复合材料可以达到UL-94 V-0级别,极限氧指数为24.0%;热重分析研究表明次磷酸铝的加入可以延缓聚苯乙烯分子链的降解,提高复合材料高温成炭率;微型量热(MCC)测试表明PS/AHP30与纯PS相比,其热释放速率峰值和总热释放分别下降40.5%和18.9%。     

新型磷系阻燃剂阻燃环氧树脂的应用研究

以新戊二醇、三氯氧磷、1,2,3-三羟基苯为原料合成新型磷系阻燃剂1,2,3－三(5,5－二甲基－1,3－二氧杂己内磷酰氧基)苯(FR),将FR与环氧树脂(EP)熔融混合制备阻燃EP/FR复合材料。采用极限氧指数测试、垂直燃烧实验、热重分析、锥形量热分析、扫描电镜研究了FR对EP的阻燃性能和阻燃机理。结果表明,添加20 % FR的EP/FR复合材料的极限氧指数达到27.8 %,垂直燃烧通过UL94 V-0级,热释放速率平均值和生烟量平均值比未阻燃EP分别降低了77.0 %和82.8 %,扫描电镜分析表明, EP/FR体系燃烧后能形成连续、致密、封闭的焦化炭层。     

自然老化对膨胀阻燃LGFPP复合材料燃烧性能的影响

通过熔融共混法制备出膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP/IFR)复合材料,利用极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧测试、锥形量热分析等表征手段研究了户外自然条件下,不同自然老化时间对LGFPP/IFR复合材料燃烧性能的影响。结果显示,在LGFPP/IFR复合材料的自然老化过程中,PP基体及IFR会发生降解,导致长时间老化后试样的燃烧性能下降,但在老化初期阻燃剂的迁移效应依然占主导地位。当老化时间为6个月时,试样的LOI达到最大值,为28.2%,其热释放速率峰值、总热释放量以及生烟速率均为最小值,表明复合体系的阻燃性能有所提高。扫描电子显微镜测试结果表明,试样燃烧后形成炭层的致密性是影响复合体系燃烧性能的关键因素。     

阻燃PLA复合材料的制备及其阻燃性能研究

采用熔融共混技术,将二乙基次膦酸铝（ADP）引入聚乳酸(PLA)中,制备了一系列阻燃聚乳酸复合材料(FR-PLA)。在此基础上,采用热重分析、极限氧指数、UL 94垂直燃烧、微型量热测试研究了二乙基次膦酸铝对阻燃聚乳酸复合材料热稳定性、阻燃性能以及燃烧性能的影响。结果表明,ADP可以有效提高复合材料的阻燃性能,30 %（质量分数,下同）的ADP使得PLA/ADP30通过UL 94 V-0级别,极限氧指数达到31.6 %（体积分数,下同）; ADP使得阻燃PLA复合材料的初始分解温度降低,但明显提高复合材料的成炭性; ADP使得复合材料的热释放速率峰值明显下降,PLA/ADP30热释放速率峰值为290 W/g,相对于PLA下降37.1 %,明显降低复合材料的火灾危险性。     

木粉及聚磷酸铵对PE-HD木塑复合材料阻燃和力学性能的影响

以高密度聚乙烯(PE-HD)为基体,聚磷酸铵(APP)和木粉(WF)为膨胀型阻燃体系,制备了阻燃木塑复合材料(WPC)。通过极限氧指数、垂直燃烧UL 94、锥形量热分析、热失重分析、红外光谱分析、力学性能等对其进行性能表征。结果表明,与纯PE-HD相比,极限氧指数随着WF含量增加而提高,添加40 %WF时极限氧指数提高到30.5 %,UL 94可达V-0等级,热释放速率峰值和总热释放量降低;APP和WF燃烧过程中发生了化学作用,形成了保护炭层,提高了材料的热稳性,材料的拉伸和弯曲强度得到提高。     

双酚A双(磷酸二苯酯)/聚磷酸铵膨胀阻燃剂对环氧树脂阻燃性能研究

通过氧指数、垂直燃烧、热失重、锥形量热和电镜扫描等研究了由双酚 A 双(磷酸二苯酯)(BDP)与聚磷酸铵(APP)组成的膨胀型阻燃剂对环氧树脂的阻燃性能和阻燃机理。结果表明,BDP/APP 膨胀型阻燃剂对环氧树脂有较好的阻燃性能,使环氧树脂氧指数达到29.9%,垂直燃烧通过 UL94 V-0级,500℃残炭量达到34 8%,平均热释放速率下降70.7%,热释放速率峰值下降67.3%,有效燃烧热平均值下降24.1%。扫描电镜分析表明,经膨胀阻燃剂阻燃的环氧树脂燃烧后能够形成连续、致密、封闭、坚硬的焦化炭层。     

PP/OMMT/PP-g-MAH复合材料的阻燃性能

采用熔融插层法制备了聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料,利用X射线衍射仪和透射电镜对材料的微观结构进行了分析,并采用锥形量热仪法和极限氧指数法对其阻燃性能进行了测试,同时对阻燃机理进行了探讨.结果表明,在聚丙烯基体中插层和剥离结构的分散蒙脱土,使纳米复合材料的热释放速率、热释放速率峰值、质量损失速率有显著的降低.当蒙脱土质量分数在7%时,复合材料的热释放速率峰值较聚丙烯减少55.8%.但蒙脱土的含量对纳米复合材料的极限氧指数影响不大.     

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。     

阻燃聚氨酯弹性体复合材料的制备及性能研究

以次磷酸铝（AHP）和三聚氰胺氰脲酸盐（MCA）为阻燃剂,采用熔融共混法制备了一系列阻燃聚氨酯弹性体复合材料（FR-TPU）,采用热失重分析、极限氧指数、UL 94 垂直燃烧测试、锥形量热测试、力学性能测试、扫描电子显微镜研究了FR-TPU复合材料的热稳定性、阻燃性能、燃烧性能、力学性能和炭渣形貌。结果表明,AHP与MCA复配可明显提高FR-TPU复合材料的热稳定性、成炭率和阻燃性能;TPU/AHP-MCA20的极限氧指数为30.5 %,并达到UL 94 V-0级,热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)分别下降至436 kW/m2和55.5 MJ/m2,拉伸强度和断裂伸长率分别为25.45 MPa和588.3 %;AHP与MCA复配可明显提高TPU/AHP-MCA20炭渣的致密性,从而有效抑制燃烧区域物质及能量交换,提高复合材料的火灾安全性。     

DBDPE-Sb2O3复合阻燃长玻纤增强聚丙烯性能的研究

采用十溴二苯乙烷(DBDPE)协同三氧化二锑(Sb2O3)组成复合阻燃剂DBDPE-Sb2O3阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP),通过氧指数测定仪、水平-垂直燃烧试验仪、锥形量热仪、万能试验机和冲击试验机研究了DBDPE-Sb2O3的用量对DBDPE-Sb2O3/LGFPP复合材料的阻燃性能、热稳定性能、燃烧性能和力学性能的影响。结果表明,当DBDPE-Sb2O3复合阻燃剂质量分数为16%时,DBDPE-Sb2O3/LGFPP复合材料的氧指数和垂直燃烧等级分别达到了26.54%和FV-0级,且力学性能最优;DBDPE-Sb2O3提高了复合材料的热稳定性,降低了复合材料的热释放速率平均值及峰值,延缓了复合材料的引燃时间。     

聚乳酸/苯基次膦酸镧复合材料的制备及阻燃性能研究

采用简单方法制备了苯基次膦酸镧(LaP),并将其作为阻燃剂引入聚乳酸(PLA)中,制备了一系列PLA/LaP复合材料。采用热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、UL 94垂直燃烧、微型量热测试(MCC)等方法研究PLA/LaP复合材料的热稳定性、阻燃性能和燃烧性能。结果表明,LaP可以提高复合材料阻燃性能,30 %（质量分数,下同）的LaP使得复合材料的极限氧指数达到24.8 %,并通过UL 94 V-2级别;LaP可明显提高复合材料的热分解温度和成炭率;高添加量LaP可显著降低复合材料的热释放速率峰值（pHRR）和总热释放(THR),有效降低了复合材料的火灾危险性。     

无卤膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯性能研究*

利用无卤膨胀阻燃剂(IFR)阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)复合材料,研究IFR的添加量对复合材料阻燃性能、热稳定性能、燃烧性能和力学性能的影响。结果表明,加入IFR使复合材料燃烧后生成了具有阻燃作用的炭层,显著提高了复合材料的阻燃性能。随IFR添加量的增加,复合材料的极限氧指数(LOI)逐渐提高,热释放速率峰值及其平均值、总热释放速率和生烟速率逐渐降低,力学性能略有下降。当IFR质量分数为20%时,复合材料的LOI和垂直燃烧等级分别达到了24.4%和UL 94 V-0级。     

EPS木塑复合材料的制备及阻燃改性

通过模内发泡成型工艺制备了EPS/刨花木塑复合材料,并采用三聚氰胺磷酸盐对其进行了阻燃改性。进行了力学性能、燃烧性能测试,研究了刨花及三聚氰胺磷酸盐对复合材料性能的影响,并对其阻燃机理进行了分析。结果表明,向EPS中加入等量刨花,能使其极限氧指数显著提升,达到了26.3%,与EPS相比,提升了46.1%。MPP对WPC力学性能具有显著影响,当继续加入22.5份MPP时,复合材料的力学性能明显提高,冲击强度达到466.67 J/m^2,静曲强度达到了1.35 MPa,与WPC相比,冲击强度和静曲强度分别提高了191.7%、77.6%。热释放速率峰值降低且推后,在燃烧过程中,总热释放小幅降低,极限氧指数达29.7%,垂直燃烧等级达V-0级。     

硅氧烷处理纳米层状硅酸盐对膨胀阻燃聚乳酸性能的影响

采用4种经过不同表面处理剂改性的有机层状硅酸盐（Clay）与膨胀型阻燃剂复配阻燃聚乳酸（PLA）。通过熔融共混的方法制备阻燃PLA纳米复合材料,并通过极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热测试和热失重分析对材料阻燃性能和热稳定性进行了研究,通过扫描电子显微镜对残炭形貌进行了分析。结果表明,加入经硅氧烷表面处理的Clay的PLA具有最好的热稳定性和阻燃性能;与不加Clay的阻燃PLA复合材料相比,极限氧指数从30.6 %提高至34.2 %,并且通过垂直燃烧UL 94 V-0级别,热释放速率峰值从283 kW/m2下降至199 kW/m2,下降幅度为30 %;残炭形貌分析结果显示,加入硅氧烷表面处理之后的Clay能够使残炭更加完整致密,从而提高了材料的阻燃性能。