Mg(OH)2-Al(OH)3-微胶囊红磷/高抗冲聚苯乙烯无卤阻燃复合材料

以氢氧化镁(MH)、氢氧化铝(ATH)和微胶囊红磷(MRP)为无卤阻燃剂,高抗冲聚苯乙烯(HIPS)树脂为聚合物基体,通过熔融共混法制备了一系列不同组成的MH-ATH-MRP/HIPS复合材料.采用水平燃烧、垂直燃烧、氧指数、锥形量热分析、高温热分解实验等方法研究了复合材料的阻燃性能.结果表明,阻燃剂用量相同时,在HIPS基体中同时引入MH和ATH得到的复合材料比单独加入MH或ATH得到的复合材料具有更好的阻燃性能.当MH-ATH/HIPS的质量比为70∶30∶100时,复合材料的水平燃烧级别达到FH-1级,氧指数为25.2％,但垂直燃烧无级别.在上述体系中加入极少量的MRP(占复合材料的质量分数为2.9％)就可使复合材料的火灾性能指数(FPI)提高85％,燃烧过程中热量释放和质量损失更慢、成炭能力明显增强,垂直燃烧级别达到FV-0级.当MH-ATH-MRP/HIPS的质量比为21∶9∶12∶100时,复合材料的各项阻燃性能达到最佳,可以大幅度减少阻燃剂的用量.MH、ATH和MRP对HIPS具有非常显著的协同阻燃作用.同时加入MH和ATH时不仅可以在更宽的温度范围内抑制HIPS的升温和分解,而且能够在更宽的温度范围内相继释放出水蒸气稀释氧气和可燃气体的浓度,从而起到协同阻燃作用.加入MRP后复合材料的成炭能力大大增强,进一步改善了凝聚相阻燃的效果,因此阻燃性能显著提高.     

微胶囊红磷和聚苯醚对高抗冲聚苯乙烯的协同阻燃作用

利用微胶囊红磷(MRP)和聚苯醚(PPO)来提高高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的阻燃性能, 通过熔融共混法制备了一系列不同组成的MRP-PPO/HIPS复合材料。采用水平燃烧、垂直燃烧、氧指数、锥形量热分析、高温热分解实验等方法研究了复合材料的阻燃性能。研究表明, 阻燃剂用量相同时, 在HIPS基体中同时加入MRP和PPO得到的复合材料比单独加入MRP或PPO得到的复合材料具有更好的阻燃性能。当MRP-PPO/HIPS的质量比为10:20:70时, 复合材料的氧指数为23.9%, 水平燃烧级别达到FH-1级, 垂直燃烧级别达到FV-0级, 阻燃性能达到最佳。MRP用量过多时, 复合材料的阻燃性能下降。研究认为, PPO和MRP对HIPS具有较强的协同阻燃作用。两者以适当比例并用时能够使复合材料在燃烧时的热释放速率和燃烧热大幅度减小, 降低了气相燃烧区的温度, 起到气相阻燃作用。同时, 复合材料在热分解和燃烧时能够生成连续和致密的炭层, 抑制了燃烧过程中的热量传递和物质交换, 起到凝聚相阻燃作用。因此, 复合材料的阻燃性能显著改善。     

微胶囊红磷和聚苯醚对高抗冲聚苯乙烯的协同阻燃作用

利用微胶囊红磷(MRP)和聚苯醚(PPO)来提高高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的阻燃性能,通过熔融共混法制备了一系列不同组成的MRP-PPO/HIPS复合材料.采用水平燃烧、垂直燃烧、氧指数、锥形量热分析、高温热分解实验等方法研究了复合材料的阻燃性能.研究表明,阻燃剂用量相同时,在HIPS基体中同时加入MRP和PPO得到的复合材料比单独加入MRP或PPO得到的复合材料具有更好的阻燃性能.当MRP-PPO/HIPS的质量比为10∶20∶70时,复合材料的氧指数为23.9％,水平燃烧级别达到FH-1级,垂直燃烧级别达到FV-0级,阻燃性能达到最佳.MRP用量过多时,复合材料的阻燃性能下降.研究认为,PPO和MRP对HIPS具有较强的协同阻燃作用.两者以适当比例并用时能够使复合材料在燃烧时的热释放速率和燃烧热大幅度减小,降低了气相燃烧区的温度,起到气相阻燃作用.同时,复合材料在热分解和燃烧时能够生成连续和致密的炭层,抑制了燃烧过程中的热量传递和物质交换,起到凝聚相阻燃作用.因此,复合材料的阻燃性能显著改善.     

无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯及其增韧研究

以可膨胀石墨(EG)和微胶囊红磷(MRP)为无卤阻燃剂对高抗冲聚苯乙烯(HIPS)进行阻燃改性,通过熔融共混法制备了一系列不同组成的HIPS/EG/MRP复合材料。采用氧指数、水平燃烧和垂直燃烧方法研究了复合材料的阻燃性能,研究表明,在阻燃剂用量相同时,与单独加入EG和MRP相比,同时加入EG和MRP所制备的HIPS复合材料的阻燃性能更好,当HIPS/EG/MRP的质量比为70/20/10时,HIPS复合材料的阻燃性能最佳,氧指数可达27.4%,水平燃烧性能和垂直燃烧性能分别达到FH-1级和FV-0级。在最佳阻燃剂配比下,研究了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)对HIPS复合材料的阻燃性能和力学性能的影响,结果表明,SBS的加入能够有效的改善HIPS复合材料的力学性能,且几乎不影响其阻燃性能。     

MgO-微胶囊红磷/高抗冲聚苯乙烯复合材料的阻燃性能

通过熔融混合方法把MgO和（或）微胶囊红磷（MRP）加入高抗冲聚苯乙烯（HIPS）基体中制备了一系列不同组成的MgO-MRP/HIPS复合材料。采用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）、锥形量热分析、TGA、SEM、XRD、FTIR等方法研究了复合材料的阻燃性能。结果表明,MgO和MRP单独使用时对HIPS的阻燃作用较小,但是当二者以适当比例共同使用时对HIPS有明显的协同阻燃作用。当MgO∶MRP∶HIPS的质量比为35∶15∶100时,复合材料的LOI为24.7%,UL-94级别达到V-0级,热释放速率和总热释放量显著降低,表现出良好的阻燃性能。MgO-MRP/HIPS复合材料在无氧条件下热分解时,MgO、MRP与HIPS之间无相互作用。但是,在空气中热分解或燃烧时,MgO和MRP均能够促进HIPS成炭。MgO-MRP/HIPS复合材料燃烧时能够在材料表面生成连续致密的炭层,起到防火屏障作用,提高材料的阻燃性能,燃烧残余物主要由结晶性MgO和含磷的无定形碳组成。此外,MgO-MRP/HIPS复合材料燃烧时MRP在气相也起到了一定的阻燃作用。     

水菱镁石-Mg(OH)_2协同聚乙烯阻燃复合材料的性能与分解行为

以水菱镁石(HM)和Mg(OH)_2为阻燃剂,利用双螺杆挤出机制备了一系列HM-Mg(OH)_2协同聚乙烯(PE)阻燃复合材料。采用垂直燃烧仪、极限氧指数仪、锥形量热仪和拉伸性能测试仪分别测试了HMMg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的阻燃性能和拉伸性能,采用热重分析仪研究了HM-Mg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的热分解行为。结果表明,HM与Mg(OH)_2以适当比例复配作为阻燃剂能在更宽的燃烧温度范围内发生分解,起到更好的阻燃效果,在极限氧指数和拉伸强度不变的前提下,HM-Mg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的成本大幅下降。两种阻燃剂协同可以减少复合材料点燃初期的无效甚至负面分解,保留了HM分解产物对PE基体高温下分解的抑制作用,同时还可以在燃烧区域表面形成较为稳定和不易破坏的鳞片状保护层,加之复合阻燃剂总体更高的总分解释放率,多种因素共同作用,使复合材料的阻燃效果提高。当HM和Mg(OH)_2以质量比1∶2协同且用量达到复合材料总质量的60wt%时,HM-Mg(OH)_2协同PE阻燃复合材料的极限氧指数为28%,垂直燃烧级别达到UL-94V-0级,拉伸强度达到28.8 MPa。     

Mg(OH)2对苯并噁嗪环氧树脂复合材料阻燃性的影响

以Mg(OH)₂为无机阻燃剂,以苯并噁嗪(BZ)-环氧树脂(EP)为基体,通过热压成型制得Mg(OH)₂-玻纤布/BZ-EP层压板。通过垂直燃烧和极限氧指数测试层压板的阻燃性,分析了Mg(OH)₂粉体的用量、粒径及不同粒径粉体复合添加对复合材料阻燃性的影响,通过SEM对 Mg(OH)₂粉体在浸渍胶中的分散结构进行表征。研究发现: Mg(OH)₂粉体的粒径和用量对板材阻燃性有一定影响,不同粒径的粉体混合添加可以在复合材料中形成阻燃网络,达到最佳的阻燃效果,同时可以减小无机粒子对板材力学和电学性能的影响。当阻燃剂Mg(OH)₂用量为BZ-EP总质量的30wt%,粒径为2 μm的粉体(YX-105)和粒径为4 μm(YX-110)的粉体以质量比1:2复合添加时,所制层压板的极限氧指数为34%,垂直燃烧单个试样自熄时间最短为7.52 s,5个试样总自熄时间为49.81 s,达到UL-94V-0级标准。复合材料的弯曲强度为399.84 MPa,相对介电常数为3.848。     

玻纤增强PA6复合材料阻燃性能研究

以氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)、二乙基次膦酸铝(ADP)为阻燃剂,制备了玻纤增强阻燃聚酰胺6(PA6)复合材料。结果表明:以MH和ATH复配做阻燃剂,当m(MH)∶m(ATH)=3∶1(总量72份)时,玻纤增强PA6/MH/ATH复合材料的拉伸强度为100.97MPa,弯曲强度为156.27MPa,极限氧指数可达到31.7%,垂直燃烧测试结果为UL94V-2。通过实验还考察了ADP与其他阻燃剂复配对复合材性能的影响,结果表明:MH与ADP复配协效作用不明显,ATH与ADP复配协效作用明显;以ATH和ADP复配做阻燃剂,当m(ATH)∶m(ADP)=5∶1时,玻纤增强PA6/ATH/ADP复合材料拉伸强度为103.02MPa,弯曲强度为123.49MPa,极限氧指数可达到37%,垂直燃烧测试结果为UL94V-0。热重分析表明,800℃时PA6/MH/ATH复合材料的残炭率可达到45.93%,PA6/ATH/ADP复合材料的残炭率达到43.51%;扫描电子显微镜下观察到复合材料燃烧时出现氧化膜及碳层;PA6/ATH/ADP复合材料通过850℃灼热丝性能测试。     

Mg(OH)2/聚苯乙烯复合材料的阻燃机制

把Mg(OH)₂ (Magnesium hydroxide, MH) 在不同温度热处理不同时间, 得到一系列不同热分解状态的Mg(OH)₂ (Treated magnesium hydroxide, t-MH)。以MH和t-MH为无卤阻燃剂, 聚苯乙烯(PS)为基体, 采用熔体共混法制备了MH/PS和t-MH/PS复合材料。详细研究了MH热处理对t-MH/PS复合材料燃烧性能的影响, 并以此实验结果为基础提出了复合材料的阻燃机制模型。结果表明, 随着热处理温度升高、热处理时间延长, MH逐渐分解并转化成MgO。在相同条件下t-MH/PS复合材料的阻燃性能较MH/PS复合材料显著降低, 但是仍然比纯PS有明显提高。此外, MH热分解产生的MgO有促进PS成炭的作用。MH/PS复合材料的阻燃机制是以下几种因素协同作用的结果: (1)MH分解吸热的冷却降温作用;(2)MH热分解释放水蒸气的气相稀释作用;(3)MH热分解产物MgO的固相阻隔与防护作用;(4)MgO促进PS成炭阻燃作用。     

聚磷酸铵/次磷酸铝协效阻燃聚丙烯/木粉复合材料

以聚磷酸铵(APP)和次磷酸铝(AHP)为阻燃剂,马来酸酐接枝聚丙烯(MA-g-PP)为界面相容剂,通过熔融共混制备了聚丙烯(PP)/木粉(WF)复合材料。采用UL-94垂直燃烧、氧指数(LOI)、热重分析(TGA)探究了阻燃PP/WF复合材料的阻燃性和热分解过程。实验表明,当APP与AHP质量比为9∶1时,LOI值为28.3%,垂直燃烧UL-94达到V-0级。TGA和DTG测试表明,APP与AHP复配能降低木纤维的分解温度,使复合材料提前成炭,达到阻燃作用;加入APP与AHP的PP/WF复合材料的成炭率提高了141%,其高温稳定性也得到提高。通过SEM观察到,当m(APP)∶m(AHP)=9∶1时,木塑复合材料可形成致密的炭层,具有更好的隔热、隔氧作用,从而提高了阻燃性。结果表明在聚磷酸铵中加入少量的协效剂次磷酸铝可明显提高PP/WF复合材料的阻燃性。     

微胶囊Mg (OH)2的合成及其对乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的阻燃作用

用原位聚合方法合成了以微米Mg（OH）₂粒子为芯材、交联聚脲为壁材的微胶囊Mg（OH）₂（M-Mg（OH）₂）阻燃剂,并把M-Mg（OH）₂加入到乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）中,研究了M-Mg（OH）₂对EVA的阻燃作用。采用FTIR、SEM、热分析和酸滴定方法研究了M-Mg（OH）₂的性质,用极限氧指数（LOI）和垂直燃烧方法（UL-94）研究了M-Mg（OH）₂/EVA复合材料的阻燃性能以及酸腐蚀对M-Mg（OH）₂/EVA复合材料阻燃性能的影响。结果表明,采用原位聚合方法能够成功地在Mg（OH）₂粒子表面包覆交联聚脲壁材,得到M-Mg（OH）₂。与纯Mg（OH）₂相比,M-Mg（OH）₂的颗粒尺寸增大,热稳定性增加,在水中溶解度显著降低,在EVA基体中分散更加均匀。阻燃剂用量相同时,M-Mg（OH）₂/EVA复合材料的LOI总是比Mg（OH）₂/EVA复合材料的数值稍大。阻燃剂与EVA质量比小于135∶100时,两种复合材料的垂直燃烧级别均为V-2级,阻燃剂与EVA质量比在135∶100~150∶100之间时,前者的燃烧级别为V-0级,而后者只能达到V-2级,阻燃剂与EVA质量比超过150∶100时,两种复合材料都能达到V-0级。M-Mg（OH）₂/EVA复合材料的耐酸性比Mg（OH）₂/EVA大幅度提高,可以在酸性环境中使用。     

苯甲酸功能化石墨烯-Al(OH)3协同阻燃聚丙烯

以氧化石墨（GO）为原料,制备了苯甲酸功能化石墨烯（BFG）,采用IR和XRD对BFG结构进行了表征。再将BFG作为阻燃协效剂添加到Al（OH）₃/聚丙烯（PP）中,研究不同质量比的BFG与Al（OH）₃对PP材料阻燃和力学性能的影响。通过对阻燃BFG-Al（OH）₃/PP复合材料进行极限氧指数（LOI）测试、热失重分析、锥形量热分析、拉伸测试及残炭SEM分析,考察BFG-Al（OH）₃/PP复合材料的阻燃性能和力学性能。研究结果表明,与其他阻燃PP相比,1.5wt% BFG-38.5wt% Al（OH）₃/PP的阻燃和力学性能最佳,LOI可达到24.6%,拉伸强度为20.64 MPa,且其热释放速率峰值和总热释放量比纯PP分别降低了51.5%和18.6%。     

一种膨胀阻燃PP体系及其燃烧性能

制备了一种阻燃聚丙烯/膨胀阻燃剂(IFR)/蒙脱土(MMT)膨胀阻燃体系,研究了不同阻燃组分含量对体系阻燃性能的影响。结果表明,阻燃剂总添加量为30%,其中的成炭剂和聚磷酸铵(APP)的配比为1∶2时,体系的极限氧指数为29%,垂直燃烧试验(UL-94)达到V-2级;而在上述体系中添加0.5%的MMT时,体系的LOI提高到31%,垂直燃烧试验(UL-94)通过V-0级,表现出较好的协同阻燃效果。采用扫描电境(SEM)和红外光谱(FT-IR)对体系的固相残炭进行了观察和分析,探讨了可能的阻燃机理。     

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。      

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%。