玻纤增强阻燃PA6复合材料的制备与研究

从磷-氮系阻燃剂、阻燃剂类型、协效阻燃剂三个方面制备和研究了高冲击强度、高阻燃性能的玻纤增强阻燃尼龙6(PA6)复合材料。结果表明:三种方法都可以达到阻燃V-0;在溴-锑阻燃基础上,添加磷-氮系阻燃剂,可以提高玻纤增强阻燃PA6的阻燃性,但是会降低力学性能;红磷阻燃制备的复合材料的冲击性能最好;溴-锑阻燃制备的复合材料的拉伸强度和弯曲强度最高,冲击性能最低;有机次膦酸盐制备的复合材料的拉伸强度和弯曲强度最低,冲击性能适中;协效阻燃剂可以降低溴-锑的含量,降低材料成本,阻燃性能保持不变,拉伸强度和弯曲强度略有下降,冲击性能略有上升。得出如下结论:红磷阻燃剂质量分数是6%,以及F2400∶三氧化二锑∶协效阻燃剂质量分数比=17∶5∶2时,玻纤增强阻燃尼龙6复合材料的冲击性能最好,阻燃性达到UL94(1.6 mm)V-0。     

微胶囊红磷的制备及其在玻纤增强PA66中的应用

以红磷、MgCl2·6H2O为原料,过硫酸钾(KPS)为催化剂,采用原位聚合法制备了微胶囊红磷(MRP),利用DSC测试研究了包覆条件对MRP自燃温度的影响,并通过XPS、吸湿率及PH3释放量等研究了RP微胶囊化效果,最后研究了其用于玻纤增强PA66的阻燃性能与力学性能。结果表明,当使用聚乙二醇辛基苯基醚(OP-10)为分散剂,添加量为RP质量的2%时,MRP的自燃温度最高达到445℃,表面包覆率达到98.6%,吸湿率和PH3释放量分别降低至3.1%、12.8 mg/L;MRP对PA66复合材料不仅具有显著的阻燃作用,当PA66与MRP比例为100∶20时,复合材料的LOI为28.6%,垂直燃烧达到UL-94标准的V-0级,而且力学性能比单独应用红磷有所提高。     

聚磷酸三聚氰胺对玻纤增强PA66的膨胀阻燃作用

采用自制的新型膨胀型阻燃剂——聚磷酸三聚氰胺(MPP)对玻纤增强PA66进行阻燃,以氧指数和垂直燃烧(UL94)评价了其阻燃作用;以热失重测定了材料的热分解性能;以扫描电镜观察了材料残炭的结构;并探讨了MPP阻燃玻纤增强PA66的阻燃机理。试验表明,单一MPP对玻纤增强PA66有良好的阻燃效果,当添加25％时,阻燃材料的氧指数为38,0％,达到UL94V-0级;MPP参与了玻纤增强PA66的降解过程,在材料表面形成了致密的隔热、隔氧的泡沫炭层。     

微胶囊红磷协效碱式硫酸镁晶须阻燃聚丙烯复合材料

采用微胶囊红磷(MRP)协效碱式硫酸镁晶须(MOS)制备阻燃聚丙烯(PP)复合材料,研究了MOS/MRP添加量对PP复合材料阻燃性能的影响并探究了其阻燃机理。研究发现,当保持MOS/MRP总添加量为40 phr时,随着MRP添加量的增加,PP复合材料阻燃性能提高;当MRP添加量为10 phr时阻燃性能最好,极限氧指数(LOI)达到25.9%,垂直燃烧等级为UL94 V-0级。当MRP与MOS复配使用时,燃烧过程中相互作用,生成了致密、光滑且密封性好的残炭层,阻碍了表层内能量的传导和与外界物质的交换,提高了复合材料的热稳定性,从而产生了较好的阻燃效果。     

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.     

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。     

高效膨胀性阻燃剂阻燃玻纤增强尼龙6的研究

以合成高聚合度的聚磷酸蜜胺为主阻燃剂,以自制的阻燃剂F为协同阻燃剂,复配成新型无卤膨胀性阻燃剂ANTI-9。研究了不同摩尔比的蜜胺/磷酸合成的聚磷酸蜜胺对玻纤增强尼龙(PA)6阻燃性能的影响,考察了ANTI-9对玻纤增强PA6的阻燃性能、力学性能的影响。结果表明,当蜜胺/磷酸的摩尔比为1.2时合成的聚磷酸蜜胺的阻燃性能最好,且产率和耐水性也比较好。在玻纤增强PA6中添加25%~30%的ANTI-9时,其阻燃性能可以达到UL94V-0级,且阻燃玻纤增强PA6的综合性能达到国外同类产品的指标。     

无卤阻燃玻纤增强PA6的制备及性能

以微胶囊化技术改性的次磷酸铝(E-AlHP)为阻燃剂对玻纤增强PA6进行无卤阻燃研究,采用垂直燃烧实验、拉伸冲击试验、热失重分析以及扫描电镜分析,考察了E-AlHP及其复配体系对玻纤增强PA6阻燃性能、力学性能、热性能以及炭层形貌的影响。结果表明,E-AlHP的加入有效提高玻纤增强PA6的阻燃性能,且对材料力学性能影响较小,添加量为20%时,材料达到UL94 V-0级(3.2 mm),拉伸强度、断裂伸长率、拉伸弹性模量以及缺口冲击强度分别达到121.57 MPa、3.43%、5.23 GPa及6.1 kJ/m~2。     

阻燃玻纤增强PA46性能研究

PA46是一种耐高温聚酰胺,可用于制造耐温性、阻燃性和机械性能要求十分严格的电子电气部件。制得了阻燃玻纤增强PA46,阻燃性达到UL94V-0级(1.6mm),热变形温度(1.82MPa)267℃。与未阻燃的同类材料相比,主要机械性能:拉伸强度及模量、弯曲强度及模量、缺口冲击强度几乎保持不变。     

阻燃型LGF/PA6复合材料的制备及阻燃机理研究

利用溴化环氧树脂(BER)协同三氧化二锑(Sb2O3)制备新型卤素阻燃长玻纤增强尼龙6复合材料(FR/LGF/PA6)。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)、热重分析法(TGA)、锥形量热(cone)、红外光谱分析(FTIR)等方法研究了BER协同Sb2O3对长玻纤增强尼龙6复合材料阻燃性能影响。结果表明:在BER与Sb2O3的协效阻燃体系质量分数为12%时,可使FR/LGF/PA6复合材料的阻燃等级达到FV-0级,LOI为23.9%,且力学性能表现为最佳。锥形量热与热失重分析均表明:BER协同Sb2O3能提高FR/LGF/PA6复合材料的热稳定性,缓解PA6分解速率,从而起到良好的阻燃作用,成功地解决了玻纤增强材料燃烧时的"烛芯效应"问题。红外光谱和锥形量热分析表明:LGF/PA6与FR/LGF/PA6复合材料热处理后的炭层结构不完全相同,说明了BER协同Sb2O3不仅在气相发挥阻燃作用,在固相也同样发挥阻燃作用。     

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。     

含磷阻燃剂与硼酸锌协效阻燃聚酰胺11的研究

以二乙基次磷酸铝(DEAP),三聚氰胺磷酸盐(MP)和硼酸锌(ZB)为阻燃体系对聚酰胺11(PA11)进行阻燃改性。通过极限氧指数、垂直燃烧测试(UL 94)和锥形量热仪以及热失重分析研究了阻燃体系构成对复合材料阻燃性能与热稳定性的影响,采用红外光谱对残炭成分进行分析。结果表明,添加20 % DEAP时,复合材料的极限氧指数达到28 %,UL 94 测试达到V-2级, 添加13 %DEAP/7 %MP和12.5 %DEAP/7 %MP/0.5 %ZB时,复合材料的极限氧指数可达到29 %,UL 94测试达到V-1级;DEAP对PA11的热释放速率及总热释放量有显著的控制作用,MP和ZB的加入进一步提升其阻燃性能;DEAP/MP/ZB协同使用时残炭的膨胀性、强度及致密性最好;ZB的加入使残炭中的羟基含量增加,应该是ZB的分解所致。     

类水滑石及其复配阻燃剂阻燃聚丙烯应用研究

以聚丙烯(PP)复合阻燃材料样条的极限氧指数(LOI)为主要考察指标,考察了类水滑石(LDHs)及其与焦磷酸哌嗪(PAPP)、次磷酸铝(AHP)等在不同质量比下复配添加对PP复合材料阻燃性能的影响。实验结果表明:当复配阻燃剂的添加量为40%,LDHs∶PPAP∶AHP质量比为3∶1∶1时,PP复合材料的LOI值由17.6%提高到28.6%,UL-94测试达到V-0级。添加了LDHs、PPAP、AHP的PP复合阻燃材料样条的弯曲和拉伸强度较单独添加LDHs时有所提高,力学性能得到明显改善。通过SEM分析和TG、DTG分析,初步认为不同质量比LDHs/PPAP/AHP的阻燃作用可简要概括为"协效成炭阻燃作用机制"。LDHs/PPAP/AHP的协效添加,明显提高PP复合材料的残炭率,样条燃烧后生成较厚的膨胀残炭层,提高了PP复合材料的阻燃性能。     

环氧树脂/甲基环己基次膦酸铝阻燃复合材料性能研究

以甲基环己基次膦酸铝(AMHP)作为环氧树脂(EP)的阻燃剂,着重研究了AMHP对EP/ AMHP阻燃复合材料的阻燃性能、力学性能及热稳定性能的影响。结果表明,添加15 %(质量分数,下同) 的AMHP就可以使阻燃复合材料的极限氧指数达到28.6 %,UL 94测试达到V-0级标准,700 ℃时的残炭率为16.34 %,玻璃化转变温度（Tg）明显提高;随着AMHP的加入,阻燃复合材料的冲击强度降低,弯曲强度和弯曲模量略有下降。     

无卤阻燃PPE/PA66合金的制备及性能

以多聚芳基磷酸酯和硼酸锌作为阻燃剂制备无卤阻燃聚苯醚(PPE)/尼龙66 (PA66)合金材料。分别讨论了PPE/PA66配比、阻燃剂多聚芳基磷酸酯用量及增容剂马来酸酐接枝聚苯醚(PPE-g-MAH)和增韧剂马来酸酐接枝苯乙烯–乙烯/丁烯–苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-g-MAH)用量对PPE/PA66合金体系力学、耐热性能和阻燃性能的影响,并通过扫描电子显微镜观察了增容剂对合金表面形貌的影响。结果表明,PPE/PA66最佳配比为1/1 (质量比),阻燃剂的加入会影响合金材料的力学性能和耐热性,添加多聚芳基磷酸酯和硼酸锌的最优质量分数分别为15%和2%;PPE-g-MAH的加入有效改善了PPE与PA66之间的相容性,但添加量不宜过大,以质量分数6%为宜;SEBS-g-MAH可以有效改善合金的韧性,但会降低合金的阻燃性能,以质量分数5%为宜;最终制备的阻燃PPE/PA66合金材料的阻燃性能可达到V–0级(1.6mm),热变形温度达95.2℃,拉伸强度为61.9MPa,缺口冲击强度为108.4J/m。     

ABS新型无卤膨胀阻燃体系的研究

以聚磷酸铵(APP)为酸源,聚对苯二甲酰己二胺(PA6T)为炭源,探讨了不同比例的APP/PA6T复配对丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)燃烧性能及其降解成炭行为的影响。结果表明,当APP含量为25%、PA6T含量为5%时,阻燃体系的极限氧指数达到29%,通过UL-94测试V-1级;再添加2%协效剂次磷酸铝,可通过V-0级。热失重分析表明,PA6T有较好的成炭作用,APP能极大改变PA6T的热分解行为,使ABS/APP/PA6T阻燃体系的高温残炭率大大提高。SEM形貌分析表明,阻燃体系燃烧表面形成了膨胀、均匀、致密的炭层结构。此外,通过对残炭进行红外分析,发现存在化学键P—O—C,进一步验证了该膨胀阻燃体系的协效成炭行为。     

PA66/AlPi/PPFBS复合材料的协效阻燃机理

以二乙基次磷酸铝(Al Pi)和全氟丁基磺酸钾(PPFBS)为复配阻燃剂,在密炼机上通过熔融共混的方法制备Al Pi和PPFBS复配阻燃PA66复合材料,并通过热重质谱联用(TG–MS)和扫描电子显微镜(SEM)研究了复配阻燃剂对PA66复合材料阻燃性的影响及其阻燃机理。结果表明,当添加6份Al Pi和0.08份PPFBS的复配阻燃剂时,阻燃PA66复合材料可以通过垂直燃烧测试,阻燃等级达到V–0级,极限氧指数(LOI)为31.1%。复配阻燃体系的加入虽然降低了阻燃PA66复合材料的力学性能,但提高了阻燃PA66复合材料的热稳定性,阻燃PA66复合材料的残炭率由纯PA66的4.1%上升至10.2%,促进了连续、致密炭层的形成,而且燃烧过程中不断释放出不燃性气体。Al Pi和PPFBS复配后兼具凝聚相和气相阻燃机理,表现出良好的协效阻燃效果。     

次膦酸类阻燃剂在玻纤增强尼龙6中的应用研究

以自制的苯基次膦酸铝(ALPP)为阻燃剂,采用极限氧指数测试、垂直燃烧测试、力学性能测试、热分析测试等方法,研究了ALPP及其复配阻燃体系对玻纤增强尼龙6(GFPA6)材料的阻燃性能、力学性能等方面的影响。结果表明,ALPP与三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)复配具有良好的阻燃协同效应,而添加硼酸锌(ZB)可以有效地促进阻燃材料成炭。当添加12%ALPP、6%MCA、3%ZB时,可以使30%玻纤增强尼龙6材料达到UL94 V-0级(3.2mm),极限氧指数达到31%,力学性能较好。     

Mg(OH)_2-Al(OH)_3-微胶囊红磷协同阻燃POE的研究

以氢氧化镁(MH)、氢氧化铝(ATH)为无卤阻燃剂,微胶囊红磷(MRP)为阻燃增效剂,通过共混挤出制备了一系列的阻燃聚烯烃弹性体(POE)复合材料。采用垂直燃烧、极限氧指数、热失重、傅里叶红外、微型量热分析等方法研究了其阻燃性能及阻燃机理。研究表明,同MH/POE和ATH/POE相比,MH/ATH/POE有较好的阻燃协效性,氧指数达到25.0%,残炭量达到31.7%,但垂直燃烧性能较差(测试无级别)。继续加入6份MRP后,体系的阻燃性能明显提高,其氧指数上升至27.5%,残炭量高达35.2%,垂直燃烧达到V-0级。表明MH/ATH和MRP对POE具有显著的协同阻燃作用。FTIR和TGA实验结果显示,MRP/MH/ATH/POE复合材料燃烧后生成了磷酸及其衍生物,增强了体系的成炭能力,促进了凝聚相阻燃效果,MRP阻燃机理主要表现为凝聚相阻燃。     

微胶囊红磷及其协同阻燃PA6复合材料研究

以三聚氰胺甲醛树脂为囊材,红磷为芯材,过硫酸铵为催化剂,制备了具有核壳结构的微胶囊红磷(MRP),同时复配三氧化二锑(Sb_2O_3)、聚溴苯和玻璃纤维(GF),采用熔融挤出法制备了不同配方的聚酰胺6(PA6)复合材料,研究了复合材料的力学性能与阻燃性能。结果表明:当分散剂聚乙二醇400质量分数为2%,反应3 h时,MRP自燃温度达到469℃;阻燃剂总量相同时,在GF增强PA6基体中同时加入MRP、助阻燃剂(Sb_2O_3或聚溴苯),得到的复合材料比单独加入MRP具有更好的阻燃性能;且当PA6∶MRP∶Sb_2O_3∶GF为100∶15∶5∶30时,PA6复合材料的极限氧指数为29.4%,垂直燃烧等级达到V-0级,冲击强度达到最佳值2.95 kJ/m~2。