疏水阻燃微胶囊的制备及其在牛皮纸中的应用

目的为改善聚磷酸铵的阻燃性及热稳定性,降低其对纸材物理性能的影响,制备一种疏水阻燃微胶囊。方法以聚磷酸铵、季戊四醇、铜改性4A分子筛为芯材,以海藻酸钠和氯化钙为原料制备壁材,在外壳包覆SiO₂微粒,并制备阻燃牛皮纸。采用极限氧指数（LOI）测试、垂直燃烧测试（VBT）、烟密度测试（SDT）、微型量热仪（MCC）和热重分析（TG）表征阻燃纸的阻燃性和热稳定性,采用场发射扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）表征疏水阻燃微胶囊的微观形貌,用傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征试样的官能团特征,并根据国标测定纸张试样的抗张强度和撕裂度。结果涂布疏水阻燃微胶囊的牛皮纸试样的极限氧指数达到了36.3%,与空白组相比,烟释放总量、热释放速率峰值和热释放总量分别降低了42.44%、52.4%、36.1%,抗张强度和撕裂度分别提高了8.2%、177.1%,疏水阻燃微胶囊的表面形貌特征、元素分析结果以及红外光谱分析结果可表明,阻燃剂被成功包覆,并且SiO2微粒成功沉积在微胶囊壁材的表面。结论疏水阻燃微胶囊能有效改善阻燃剂的阻燃性、抑烟性和热稳定性,提高了基材的力学强度,降低了微胶囊的...     

二维层状无机物/硼酸锌复合体系对聚苯乙烯泡沫阻燃性能的影响

通过三聚氰胺改性脲醛树脂包覆的方法来制备阻燃聚苯乙烯泡沫(EPS),阻燃体系以聚磷酸铵为基础,并选用3种二维层状无机物和硼酸锌的复配体系作为协效剂,对比了不同阻燃体系对聚苯乙烯泡沫的阻燃、抑烟和热稳定性的影响。实验结果表明:当膨胀石墨与硼酸锌的添加量为2∶1(质量比),两者总添加量为24phr时,复合材料的极限氧指数可达32.6%,UL-94垂直燃烧测试达V-0等级,烟密度等级降低至27.31;较之添加纯膨胀石墨EPS样品,协效剂硼酸锌的引入,使样品残炭强度由14.3增加到86.1。热失重分析结果表明,协效剂的加入使得样品热稳定性和残炭率均有所上升。从残炭宏观形貌和扫描电镜结果可以看出,硼酸锌的存在,使样品燃烧后残炭更加完整、致密,裂痕与破损明显减少。     

阻燃苎麻/酚醛树脂复合材料的制备及性能

采用磷酸酯类和氮磷类两种不同类型的阻燃剂处理苎麻织物, 并与酚醛树脂复合制备苎麻/酚醛树脂层压板, 发现氮磷类阻燃剂能够更好地提高酚醛层压板的阻燃性能。氮磷类阻燃剂处理苎麻织物后使层压板的极限氧 指数由25.2%提高到39.1%, 并达到垂直燃烧试验UL94的V0级, 而磷酸酯类处理只能使极限氧指数提高到27.8%。锥形量热试验发现氮磷类的阻燃剂处理后使层压板的残炭量增加, 点燃时间大幅度延长, 而峰值热释放速率和平均烟密度则显著降低。同时, 阻燃剂处理苎麻织物时, 对麻纤维结构的破坏很小, 因此对材料力学性能影响很小。      

杨木胶合板阻燃性能研究

通过热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、有效燃烧热(EHC)、CO产率、CO2产率以及烟释放总量等指标,研究了杨木胶合板的阻燃性能。实验结果表明:磷酸氢镁和二氧化锆阻燃剂单独使用时,都能够在杨木胶合板燃烧过程中降低热释放速率、总热释放量、有效燃烧热、CO2产率以及烟释放总量,增大CO产生速率,但阻燃效果不理想;而磷酸氢镁与纳米二氧化锆复合阻燃剂,可以在杨木胶合板燃烧过程中产生协同效应,并且使用此复合阻燃剂的杨木胶合板在点燃190 s后即停止燃烧,其阻燃效果最佳。     

簇状羟基锡酸锶的合成及对软聚氯乙烯的阻燃消烟作用

以锡酸钠和硝酸锶为原料,制备了花簇状羟基锡酸锶(SrSn(OH)_6);将其添加到软聚氯乙烯(PVC)中,采用极限氧指数仪、烟密度等级测试仪、拉伸仪和热重分析仪研究了其对软PVC的阻燃、抑烟、拉伸和热降解性能的影响,并通过能谱分析、X射线衍射和扫描电镜对烟密度等级测试后残炭的组成及形貌进行表征。结果表明,SrSn(OH)_6对软PVC具有较好的阻燃和抑烟性能,对其拉伸性能的影响较小;当其添加量为10 g/100 g PVC时,其对应的阻燃软PVC具有最好的阻燃、消烟和拉伸性能;SrSn(OH)_6能促使软PVC燃烧时迅速脱出HCl并交联形成内部具有封闭孔的,外表面致密的膨胀炭层。     

阻燃剂协同复配对热固性酚醛树脂阻燃性能的影响

通过阻燃剂氢氧化镁(MH)、三水氢氧化铝(ATH)、膨胀型阻燃剂(IFR)、硼酸锌(ZB)等以单一或协同复配的形式对酚醛树脂体系阻燃性能的影响进行了研究。利用差热分析(DTA)对体系的曲线形貌、放热量等热行为进行研究,并对体系的氧指数、垂直燃烧等级及产烟率等燃烧性能进行了测定。结果表明,燃烧放出热量最小的体系为MH/ATH/IFR/ZB/PF,较纯酚醛树脂体系降低了65%,氧指数最大的体系为MH/ATH/IFR/ZB/PF,数值为93.4,较纯酚醛树脂体系的氧指数43.6提高了1.2倍。添加阻燃剂后,体系的垂直燃烧等级由UL94V-1级均提高至UL94V-0级,产烟率最低的体系为MH/ATH/PF,数值为72%。     

磷-氮阻燃水性聚氨酯在涤丝纺上的阻燃研究

为了提高织物的阻燃性能,采用磷-氮阻燃水性聚氨酯（PU）整理涤丝纺织物,用TG、DSC和氧指数仪等研究整理后织物的热稳定性和阻燃性能,并利用扫描电镜和能谱仪对织物燃烧后的炭层进行分析.实验结果表明：与未阻燃整理织物相比,织物用PU整理后降低了起始分解温度,提高了高温下的热稳定性,分解温度范围变宽.阻燃整理织物的极限氧指...     

有机蒙脱土协同含磷木质素基成炭剂阻燃聚乳酸

将自制含磷木质素基成炭剂（Lig-P）和聚磷酸铵（APP）复配用于制备阻燃聚乳酸（PLA）基复合材料,考察了协效阻燃剂有机蒙脱土（OMMT）对阻燃PLA性能的影响。采用极限氧指数（LOI）仪、垂直燃烧（UL-94）测试仪、锥形量热仪、热失重分析仪分别对Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的阻燃性能、热稳定性能和燃烧行为进行了研究。结果发现,OMMT与Lig-P-APP存在明显的协同阻燃作用,当OMMT替代3wt%的Lig-P-APP时,Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的LOI由27%增加至32%,UL-94等级由V1级提高至V0级;且Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的最大热降解速率有所降低,800℃的残炭量提高了将近50%;此外,OMMT的引入使PLA阻燃复合材料的热释放速率明显降低,热释放速率峰值（PHRR）、烟释放速率峰值（PSPR）及总烟释放量（TSR）分别降低了26.4%、60%及26.3%。OMMT可明显提高阻燃PLA炭层的致密度及石墨化程度。      

DOPOMPC-APP-MWCNTs协同阻燃环氧树脂的制备

将无卤膨胀阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷腈(DOPOMPC)、聚磷酸铵(APP)及多壁碳纳米管(MWCNTs)复配后加入环氧树脂(EP)中,制备出新型阻燃复合材料DOPOMPC-APP-MWCNTs/EP。通过极限氧指数(LOI)、水平垂直燃烧和锥形量热法研究其阻燃性能。研究结果表明:MWCNTs的加入增强了膨胀阻燃体系的阻燃性能和力学性能,并在一定程度上改善了体系燃烧时的浓烟现象。当阻燃体系总质量分数为20%,MWCNTs质量分数为2%时,材料性能最优,其LOI达到36.8%,热释放速率峰值、有效燃烧热平均值、比消光面积平均值和CO释放率平均值与未阻燃EP相比分别下降了83.5%、31.5%、47.6%、50.0%,与DOPOMPCAPP/EP相比下降了83.5%、77.7%、83.7%、68.9%。SEM分析表明:添加MWCNTs后,燃烧炭层呈现出大面积交联网络状结构。     

MWNTs-OH/PET纳米复合材料的燃烧性能与阻燃机理研究

用原位聚合方法制备了纯PET和MWNTs-OH/PET纳米复合材料,用锥形量热仪测试了4种样品的燃烧性能,用场发射扫描电镜表征了纳米复合材料的微观机构。对比分析了4种样品的燃烧性能、烟及毒气释放量。结果表明复合材料的热释放速率(HRR)峰值及平均值,总放热量(THR)和有效燃烧热(EHC)平均值都有所降低,纳米复合材料的CO生成速率峰值较平缓且低于纯PET的CO生成速率,没有增加PET材料的毒性。从扫描电镜图和锥形量热仪测试结果可以初步断定,MWNTs-OH/PET纳米复合材料属于气相阻燃和凝固相阻燃机理。     

Effect of flame retardants on flame retardant,mechanical, and thermal properties of sisal fiber/polypropylene composites

A flame retardant efficiency of flame retardants; ammonium polyphosphate (APP), magnesium hydroxide (Mg(OH)₂), zinc borate (Zb), and combination of APP with Mg(OH)₂ and Zb in sisal fiber/polypropylene (PP) composites was investigated using a horizontal burning test and a vertical burning test. In addition, maleic anhydride grafted polypropylene (MAPP) was used as a compatibilizer to enhance the compatibility in the system; i.e. PP-fiber and PP-flame retardants. Thermal, mechanical, and morphological properties of the PP composites were also studied. Adding the flame retardants resulted in improved flame retardancy and thermal stability of the PP composites without deterioration of their mechanical properties. APP and combination of APP with Zb effectively enhanced flame retardancy of the PP composites. No synergistic effect was observed when APP was used in combination with Mg(OH)₂. SEM micrographs of PP composites revealed good distribution of flame retardants in PP matrix and good adhesion between sisal fiber and PP matrix.     

硼酸锌对PVC力学及阻燃性能的影响

通过ＴＧＡ、极限氧指数测定、ＳＥＭ和力学性能测定研究了ＰＶＣ／硼酸锌体系的热降解行为、阻燃性能和力学性能。研究结果表明，在ＰＶＣ中加入５％经偶联剂和振磨处理的硼酸锌，ＰＶＣ的冲击强度、拉伸强度和极限氧指数均得到了明显提高。ＰＶＣ中加入硼酸锌后，在ＰＶＣ热降解过程中、硼酸锌释放出的结合水能吸收ＰＶＣ放出的氯化氢，生成的氯化锌使ＰＶＣ脱氯化氢的反应活化能降低，反应速度加快，但使ＰＶＣ脱氯化氢后分子链倾向于形成反式多烯链结构，有利交联和炭化反应，使ＰＶＣ热失重明显减少，成炭量增加。硼酸锌可以用作ＰＶＣ的阻燃和抑烟剂。     

八钼酸蜜胺、Cu2O与Fe2O3对PVC协同抑烟作用的研究

锥形量热仪可在模拟真实火情下综合测量材料燃烧时的热和烟释放的动态情况，NBS烟箱测量的是材料在静态封闭体系内烟密度的变化。二者结合能较全面地评价抑烟剂的综合作用效果。Kc(八钼酸蜜胺)和Cu2O的阻燃和抑烟性能优良。Kc和Cu2O以及Kc和Fe2O3之间都有较明显的协同抑烟作用，但协同阻燃作用不甚明显，其原因在于它们协同促进了PVC碳骨架的交联并成炭。     

基于层层组装法构建阻燃天然纤维素纤维织物的研究进展

利用层层组装(LBL)法构建阻燃天然纤维素纤维织物是基于相反电荷聚电解质的物理吸附作用,在织物表面交替沉积而成多层膜的一种新型阻燃改性方法。与传统方法相比,LBL法可以在基体与外部环境之间构建阻燃多层膜,从而直接干扰燃烧过程;尤其是通过对组装条件和过程的调节,可以方便地控制多层膜的质量、厚度和元素组成,进而对阻燃性能进行有效调控。总结了近年来国内外基于LBL法构建纳米材料-纳米材料、纳米材料-聚电解质及聚电解质-聚电解质阻燃天然纤维素纤维织物的研究进展,介绍了本课题组在苎麻织物表面构建氨基化碳纳米管-聚磷酸铵和聚乙烯亚胺-聚磷酸铵膨胀型阻燃涂层方面所做的探索性工作,展望了其未来的发展趋势。     

偏硼酸根离子改性ZnMgAl层状双氢氧化物的制备及在聚氨酯弹性体中的应用

利用超声法制备偏硼酸根离子改性ZnMgAl层状双氢氧化物(B-LDHs),将其添加到聚氨酯弹性体(PUE)中制得PUE复合材料;通过锥形量热及烟密度研究了B-LDHs对PUE复合材料阻燃抑烟性能的影响,并通过复合材料的热失重、残炭的拉曼光谱及X射线光电子能谱分析其原因。结果表明,当B-LDHs的质量分数达到3%时,PUE复合材料的最大热释放速率及最大烟密度值相比于纯PUE的分别降低了59%和39%,表现出良好的阻燃抑烟性;这主要是由于BLDHs片层结构的物理阻隔作用,及其受热分解成的金属氧化物使炭层更加致密;另外,硼酸盐受热分解时能形成玻璃态膨胀层,隔绝氧气与热的传播,抑制可燃气体的扩散,提高复合材料受热分解时的残炭率及石墨化碳的形成,使得残炭的抗热氧化能力提高。     

Effect of flame retardants on mechanical properties,flammability and foamability of PP/wood–fiber composites

The mechanical properties, flame retardancy, thermal degradation and foaming properties of wood–fiber/PP composites have been investigated. Ammonium polyphosphate (APP) and silica were used as flame retardants. The limiting oxygen index (LOI), thermal gravimetric analysis (TGA) and cone colorimeter (CONE) were employed for the study of fire retardance. At the same time, wood–fiber/PP composite foams were produced with the batch foaming technique using CO₂ as blowing agent. The effects of APP and silica content, pressure and temperature on the final cell structure were investigated. According to LOI, TGA and cone calorimeter results obtained from the experiments, APP and silica are effective flame retardants for wood–fiber/PP composites, and silica was shown to have a flame retardant synergistic effect with APP in wood–fiber/PP composite. The mechanical properties of the composites decreased with addition of flame retardants, except for the tensile strength of small amount of silica filled wood–fiber/PP composite. The results also revealed that the cellular morphologies of the foamed wood–fiber/PP composites are a strong function of the content of APP and silica as well as foaming conditions.     

Preparation of a novel type of flame retardant diatomite and its application in silicone rubber composites

A novel strategy was used for preparation of flame retardant based on biomass debris to improve the flame retardant property of silicone rubber (SR). [(6-oxido-6H-dibenz[c,e][1,2]oxaphosphorin-6-yl)methyl]butanedioic acid (DDP) was used to modify diatomite by esterification method, and DDP@diatomite was obtained. The structure and morphology of this novel additive was identified using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Brunner-Emmet-Teller (BET) measurements, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) together with scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDXS) techniques. Thermogravimetric (TG) analysis was performed to evaluate the thermal degradation behaviors of diatomite and DDP@diatomite. This novel additive was applied into silicone rubber (SR) composites. Combustion parameters, including heat release rate (HRR), total heat release (THR), smoke production rate (SPR), carbon monoxide (CO), peak smoke production rate (PSPR), peak carbon monoxide (PCO) and vertical burning time, were characterized by cone calorimeter and vertical burning tests. Results indicated that this flame retardant can reduce fire risk and toxicity effectively. TG and X-ray diffraction (XRD) patterns of SR and its composites were also investigated. The inexpensive property of modified diatomite could also expand its fire safe applications.     

Recyclable flame retardant nonwoven for sound absorption; RUBA®

A flame retardant nonwoven fabric for sound absorption, using para-aramid fibre and polyester fibre as a substitute for conventional materials (such as glass wool, flame retardant foam and flame retardant polyester fibre) was investigated. A combination of nonwoven fabric and paper was studied, and the resulting sound absorption qualities and sound permeation loss were compared. By attaching para-aramid paper with less than 30 cc/sec/cm² of permeability to nonwoven fabric, the sound absorption performance at over 2000 Hz was better than that of glass wool. We named this material “Flame Retardant Nonwoven Fabric for Sound Absorption” RUBA®.     

MCA-MMT的制备及其对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料阻燃性能的影响

为了提高玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)复合材料(GF/PP)的阻燃性能,通过在蒙脱土(MMT)悬浮液中进行三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)分子自组装制备了新型协效成炭剂MCA-MMT,并采用FTIR、XRD、SEM和TGA对MCA-MMT的结构及热性能进行了表征;将MCA-MMT、无卤膨胀型阻燃剂与GF/PP熔融共混制备了阻燃复合材料MCA-MMT/(GF/PP),通过极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧试验和锥形量热测试研究了MCAMMT对GF/PP的阻燃效果和阻燃机制,并测试了复合材料的力学性能。结果表明:MMT的加入会影响氰尿酸和三聚氰胺在MCA合成过程中的氢键作用,干扰和抑制大平面氢键网络的形成,减少MCA氢键复合体的分子体积,使颗粒变小。MCA-MMT/(GF/PP)的UL-94防火等级达到V-0级,LOI为31.3%。MCA-MMT的阻燃效率高于传统MCA的,可降低材料燃烧的热释放程度和总烟释放量,使复合材料的阻燃性能提高,其阻燃机制为片层结构的MMT可提高MCA的成炭量,使MCA-MMT/(GF/PP)燃烧后能形成致密的残留炭层。MCA-MMT/(GF/PP)的拉伸、冲击强度与MCA/(GF/PP)的相比并未下降。     

阻燃型木塑复合材料热解燃烧特性及产物研究

以改性天然碳水化合物结合碱式硫酸镁晶须(MHSH)混杂纤维为协效剂,结合膨胀阻燃剂(IFR)制备了阻燃型聚丁二酸丁二醇酯(PBS)木纤维复合材料。利用极限氧指数和垂直燃烧测试研究了复合材料的阻燃性能,并采用TG/DTA-MS对复合材料的热解过程、吸放热量和热解燃烧气体产物进行了分析。结果表明,5%的木薯渣作为碳源代替PBS提高了材料的阻燃性能。IFR/木薯渣/MHSH阻燃剂能够有效提高PBS的燃烧初始温度,并缩小燃烧温度范围。阻燃材料燃烧时,首先是IFR受热分解产生不可燃气体氨气在材料表层形成第一层阻燃保护层;其次,材料迅速燃烧产生的炭层形成第二层阻燃保护层;最后,在高温段MHSH分解形成第三层协效阻燃保护层。因此,最终形成了由外层不可燃气体氨气和内层天然碳水化合物MHSH膨胀炭层构成的气-固阻燃屏障,从而有效地提高了复合材料的阻燃性能。