少量增容剂对膨胀阻燃PP/POE共混复合体系性能的影响

为提高聚丙烯(PP)材料的热性能和力学性能,选用膨胀型阻燃剂(IFR)对PP/乙烯-辛烯共聚物(POE)共混体系进行阻燃改性,应用双螺杆共混挤出的方法制备了PP/POE/IFR共混复合体系,对共混复合体系的阻燃性能、力学性能、膨胀炭层以及微观相结构进行了研究。结果表明,少量增容剂马来酸酐接枝POE(POE-g-MAH)的加入使得IFR颗粒的分散更加均匀、分散粒径减小,同时颗粒与聚合物基体间的结合更加紧密,从而对共混复合体系的力学和阻燃性能都有明显的提高,特别是提高冲击强度。当PP/POE/IFR/POE-g-MAH配比为80/17/20/3时,共混复合体系的平均热释放速率、热释放速率峰值、比消光面积平均值、总烟释放量较未添加增容剂的共混复合体系(PP/POE/IFR配比为80/20/20)分别下降了22.4%,14.9%,29.2%,21.8%,冲击强度提高了69.6%。     

MCA/APP协同作用对E/VAC燃烧性能与成炭机制的影响

通过筛选复配,组成了以三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为气源、聚磷酸铵(APP)为酸源的化学膨胀复配阻燃体系,用于对(乙烯/乙酸乙烯酯)共聚物(E/VAC)进行阻燃改性。通过极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧实验研究了MCA/APP协同阻燃作用对E/VAC燃烧性能的影响;并运用光学显微镜(OL)、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等分析手段对阻燃E/VAC体系燃烧后的结构进行了分析。结果表明,随着APP在MCA/APP体系中比例的增加,阻燃E/VAC的LOI由25.2%提高到28.3%;当MCA/APP配比为1.8∶1时,阻燃E/VAC的燃烧等级可以达到FV-0级;燃烧试样膨胀层的OL分析表明,随着MCA在MCA/APP体系中比例的增加,其膨胀层横截面处的孔洞增多、孔径变大,证明燃烧时形成了良好的膨胀和隔热层;燃烧试样炭层的OL和SEM分析表明,随着APP在MCA/APP体系中比例的增加,燃烧试样形成了具有良好阻燃效果的多孔泡沫状炭层;FTIR分析表明,阻燃E/VAC试样燃烧时发生脱水炭化现象。     

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。     

(E/VAC)-g-MAH对PP/PBT共混体系的增容改性

以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过熔融接枝法在Brabender转矩流变仪中制得马来酸酐接枝(乙烯/乙酸乙烯酯)共聚物[(E/VAC)-g-MAH]。将该接枝物用于增容聚丙烯/聚对苯二甲酸丁二酯(PP/PBT)共混体系。结果表明,在(E/VAC)-g-MAH的作用下,PP/PBT共混物的力学性能得到提高,界面形貌得到改善,体系的相容性得到明显增强。     

IFR/可膨胀石墨及协效剂氧化锌对PP阻燃性能影响的研究

制备了聚丙烯(PP)/有机膨胀型阻燃体系(IFR)、PP/IFR/可膨胀石墨(EG)和PP/IFR/可膨胀石墨(EG)/协效剂氧化锌(ZnO)三种体系,通过力学性能、氧指数(LOI)、垂直燃烧测试及热重分析(TG),探讨了复配膨胀型阻燃体系IFR/EG与协效阻燃剂ZnO之间的协同效应。结果表明,当IFR/EG/ZnO质量比为9.25/9.25/1.5时,阻燃PP的LOI值达到最高,同时阻燃PP的力学性能比不含ZnO的PP有所提高。TG结果表明,ZnO的加入使阻燃PP的热稳定性得到提高,形成了更稳定的保护层,从而提高了PP的阻燃效果。     

改性E/VAC发泡材料的研究

对(乙烯/乙酸乙烯酯)共聚物(E/VAC)与改性剂A及相容剂B共混物的发泡材料进行研究。主要研究了E/VAC共混改性基体的组成及基体性能与相应发泡材料性能的关系。并研究了发泡剂和交联剂的不同配比对发泡材料性能的影响。     

有机硅改性环糊精在膨胀阻燃聚丙烯中协同作用的研究

以1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、烯丙基缩水甘油醚、β-环糊精(β-CD)为原料合成了一种新型有机硅改性环糊精(CDS)。红外光谱测试表明,环糊精接枝到硅氢加成反应制得的聚合物链端。利用热重分析、氧指数测试、垂直燃烧、扫描电镜分析等手段对比探讨聚丙烯(PP) /膨胀阻燃剂(IFR) /β-CD和PP/IFR/CDS复合材料热失重行为、阻燃性能、微观结构及力学性能。结果表明,IFR/CDS具有良好的协同阻燃作用,同时提高了材料的力学性能。当CDS含量为1.5 %（质量分数,下同）时,PP/IFR/CDS复合材料的极限氧指数为35.0 %, 垂直燃烧通过UL94 V-0测试,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别比PP/IFR/β-CD复合材料提高了8.6 %、16.8 %和70.7 %。     

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。     

氢氧化镁在膨胀阻燃聚丙烯体系中的协效作用研究

以膨胀型阻燃剂(IFR)作为聚丙烯(PP)的主要阻燃剂制备了IFR/PP(20/100)阻燃体系,在此基础上,将氢氧化镁(MH)和IFR进行复配,利用氧指数、力学性能测试、热重分析、锥形量热等方法考察了MH在IFR阻燃PP中的阻燃增效作用。研究结果表明:IFR/MH/PP质量比为18:2:80时,材料能够较好地保持力学性能且氧指数最大可达31.6%;IFR/MH/PP比IFR/PP体系在热释放、烟气、CO和CO_2排放指标上数值更低,热稳定性增加,成炭率更高,材料更难点燃,火灾性能指数(FPI)提高,阻燃性能优异,火灾蔓延指数(FGI)减小,火灾危险性降低。     

E/VAC对PC/ABS合金力学性能及微观结构的影响

将(乙烯/乙酸乙烯酯)共聚物(E/VAC)与聚碳酸酯(PC)、(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)在双螺杆挤出机中共混,制备了PC/ABS/(E/VAC)合金材料。研究表明,添加5份E/VAC可显著提高PC/ABS合金的缺口冲击强度,当PC/ABS合金中E/VAC形成的弹性核粒径为0.2~0.4μm,且在PC/ABS基体中分散均匀、大小均一时,合金的缺口冲击强度提高到48.4kJ/m2,增幅达48.73%。分散在基体中的E/VAC通过改变自身构象来吸收和分散冲击能量,从而达到增韧PC/ABS合金的效果。     

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。     

新型膨胀阻燃聚丙烯的热分解动力学研究

通过极限氧指数法 (LOI)和锥型量热仪(Cone)考察了膨胀阻燃聚丙烯体系(IFR/PP)的阻燃性能;利用热重分析法 (TG)研究了聚丙烯 (PP)及IFR/PP体系在不同升温速率下的热稳定性及热分解动力学,采用Kissinger及Flynn-Wall-Ozawa方法分析PP和IFR/PP的热分解表观活化能;利用Coast-Redfern方法确定了PP和 IFR/PP热分解动力学机理及其模型,得出了聚合物主降解阶段的非等温动力学方程,结果表明,IFR的添加提高了聚丙烯的阻燃性能,阻燃剂的提前分解降低了聚合物的热稳定性,PP和IFR/PP热分解反应均属于随机成核和随后增长反应,其机理函数为g(α)= -ln(1-α),反应级数n=1     

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。     

分子筛在无卤膨胀阻燃体系中的协效催化作用

考察了分子筛在自制膨胀型阻燃体系(IFR)中的协效催化作用。利用添加分子筛的IFR对聚丙烯(PP)进行阻燃。运用扫描电子显微镜、垂直燃烧仪等对膨胀阻燃PP体系的表面形态和性能进行了研究。结果表明,阻燃PP加入不同的分子筛后,燃烧级数达到V-0级,氧指数最高增加17.86%,有明显的成炭效果,可获得良好的阻燃性能。     

润滑剂对PP/IFR复合材料性能的影响

以聚丙烯(PP)为基体树脂、FR–1420为无卤膨胀型阻燃剂,分别加入乙撑双硬脂酰胺(EBS)、聚乙烯(PE)蜡、硬脂酸锌(硬锌)、硅酮及聚偏氟乙烯(PVDF)等五种润滑剂来制备阻燃PP复合材料(PP/IFR),考察了润滑剂及其含量对PP/IFR的阻燃性能和力学性能的影响,并对材料的热分解行为及炭层结构进行了表征和分析。结果表明,FR–1420含量为21%,五种润滑剂含量在0.5%~2%范围内变化时,对PP/IFR复合材料的力学性能影响不大,而对阻燃性能产生了明显影响;EBS与阻燃剂产生对抗作用,不论添加量多少,都显著降低PP/IFR的阻燃性,垂直燃烧等级由V–0级降低至无级;PE蜡、硬锌、硅酮及PVDF的添加量都存在一个最大值,当低于最大值时,不会影响PP/IFR的阻燃性,垂直燃烧等级均为V–0级,而高于最大值时,则会降低PP/IFR的阻燃性;PE蜡、硬锌、硅酮及PVDF均会不同程度延后PP/IFR的起始分解温度,略微降低其成炭率。     

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。     

钛酸酯偶联剂在膨胀型阻燃聚丙烯中的偶联作用

研究了钛酸酯偶联剂（TTOPP）对聚丙烯/膨胀型阻燃剂（PP/IFR）复合材料阻燃性能和力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜、偏光显微镜和X射线衍射研究了复合材料的微观形态和结晶行为。结果表明,加入TTOPP后,IFR在PP中的分散更加均匀,PP球晶的大小趋于一致,适量的TTOPP改善了IFR与PP间的相容性,促进了IFR对PP形成β晶的诱导作用。当PP/IFR/TTOPP为75/25/0.375时,复合材料的综合性能最佳,自熄时间降到24 s,拉伸强度和冲击强度比PP/IFR分别提高了14.0 %和12.0 %。     

聚丙烯膨胀阻燃改性研究进展

综述了近年来聚丙烯膨胀阻燃改性的研究进展,介绍了混合磷-氮类膨胀型阻燃剂、单组分膨胀型阻燃剂和可膨胀石墨(EG);分析了膨胀阻燃剂存在的不足,指出了膨胀阻燃改性的发展方向。     

Effect of charring agent THEIC on flame retardant properties of polypropylene

Tris(2‐hydroxyethyl) isocyanurate (THEIC) was used as charring agent and combined with ammonium polyphosphate (APP) to form an intumescent flame retardant (IFR) for polypropylene (PP). The flame retardancy and combustion performance of PP/IFR composite was tested by limiting oxygen index (LOI), UL‐94 vertical burning test and cone calorimeter. The results showed that PP/IFR composite had highest LOI of 34.8 and obtained V‐0 rating when 30 wt % IFR was loaded and mass ratio APP/THEIC was 2 : 1. The peak heat release (PHRR) and total heat release (THR) values of PP composite containing FRs were remarkably reduced compared with that of pure PP. However, water resistant test demonstrated the PP/IFR composite had poor flame retardant durability, both the LOI value and UL‐94 V‐rating decreased when PP/IFR composite was soaked in water at 70°C after 36 h. The degradation process and the char morphology of IFR and PP/IFR composite were investigated by TGA and SEM images. The possible reaction path between APP and THEIC in the swollen process was proposed. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 41214.