焦磷酸哌嗪协同次磷酸铝阻燃聚丙烯复合材料性能

为提高聚丙烯(PP)的阻燃性能,以焦磷酸哌嗪(PAPP)和次磷酸铝(AHP)为原料,通过熔融挤出的方式制备了不同质量比的PP复合材料,采用极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、热重分析(TG-DTG)、锥形量热(CONE)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对PP复合材料热稳定性及阻燃抑烟性能进行分析,研究PAPP和AHP不同配比对阻燃性能的影响。结果表明,PAPP和AHP膨胀阻燃剂的加入大幅提升了PP复合材料的阻燃抑烟性能,当PAPP和AHP质量比为4∶1,总添加量为25%时,PP复合材料LOI达到31.5%,通过UL94垂直燃烧V-0级,800℃残炭率为23.16%,说明PAPP和AHP两者发挥了较好的协同阻燃作用。此外,其热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP)都得到大幅降低,SEM结果表明阻燃成分在PP复合材料表面形成了连续、致密的膨胀炭层,提升了材料的阻燃和抑烟性能。     

卡拉胶包覆APP/MnO2增强水性环氧树脂阻燃抑烟性能

用反相乳液法，以卡拉胶（KC）为壳材，聚磷酸铵（APP）和二氧化锰（MnO2）为芯材，制备了KC包覆APP/MnO2阻燃剂（KC-FR）。通过FTIR、 XRD、 SEM和 EDS对KC-FR进行了表征。结果表明：卡拉胶已成功包覆APP和MnO2，合成的样品具有微胶囊结构。将KC-FR应用于水性环氧树脂（EP）中，考察KC、APP、MnO2 三者质量比对EP阻燃、抑烟性能的影响。用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）和锥形量热（CCT）测试了涂层的阻燃、抑烟性能。结果发现，当KC/APP/MnO2的质量比为2∶1∶1，并且在EP中添加量为20%时，制备的阻燃涂层EP2的LOI达到29.1%，UL-94达到V-0级，表现出较好的阻燃性能。EP2相比于其它涂层热释放峰值（pHRR）、热释放总量（THR）和烟释放总量（TSP）最低，相比于EP0分别下降了42%、37%和46%，表现出较好的抑烟性能。另外，热重分析（TGA）测试结果显示EP2在800℃残炭量（W800）为33%，表明KC-FR具有促进EP成炭的功能。通过SEM对残炭表面分析发现，EP2表面炭层更加致密，这表明KC-FR对促进形成稳定并且致密的炭层起到至关重要的作用。     

CONE法研究聚磷酸铵和硼酸对环氧树脂复合材料的阻燃作用

采用锥形量热法研究了聚磷酸铵(APP)、硼酸及由这两者组成的复配阻燃剂对环氧树脂(EP)复合材料燃烧性能的影响.结果表明:APP可使EP复合材料燃烧时的热释放量和烟释放量大大降低,到495s时累积热释放量为27.3MJ/m2,烟产生速率为2243m2/m2,与未阻燃EP复合材料相比分别下降了37%和49%,阻燃抑烟效果显著;硼酸推迟EP复合材料热解时间,延缓了烟尘和有毒气体的释放;APP与硼酸之间存在着协同阻燃作用,APP在燃烧前期催化EP成炭,硼酸降低燃烧后期的累积热释放量.     

ATH和APP对聚乳酸/竹粉复合材料阻燃抑烟性能的影响

利用竹粉和聚乳酸为原料复合制备聚乳酸/竹粉复合材料,分别采用氢氧化铝(ATH)和聚磷酸铵(APP)阻燃剂对聚乳酸/竹粉复合材料进行阻燃抑烟处理并对阻燃处理后的复合材料进行性能测试。结果表明,两种阻燃剂的加入均使复合材料高温下的成炭率提高了约2倍,分别达到了24.7%和25.6%;ATH和APP的加入均有效提高了聚乳酸/竹粉复合材料的阻燃性能;其中,APP对复合材料燃烧过程中热量释放的抑制明显,其热释放速率在燃烧100s以后下降了近2倍,约为150kW/m2,但生烟量大;而ATH对复合材料的抑热效果不及APP,但抑烟效果显著,平均烟释放速率只有约0.02m2/s。     

DIDOPO与POSS/EG协同阻燃环氧树脂泡沫及机理研究

以对苯乙基桥链9,10⁃二氢⁃9⁃氧杂⁃10⁃磷杂菲⁃10⁃氧化物（DIDOPO）、聚甲基倍半硅氧烷（POSS）、膨胀石墨 （EG）为复配阻燃剂对环氧树脂（EP）泡沫进行阻燃改性,研究了复配阻燃剂对EP泡沫材料的阻燃效果和阻燃机理。结果表明,当DIDOPO/POSS=3∶1（质量比,下同）、DIDOPO/EG=1∶3时,复配阻燃体系的阻燃效果最佳;添加20 %（质量分数,下同） DIDOPO/POSS复配阻燃剂的加入可以使EP泡沫的UL 94测试达到V⁃0级; 添加20 %的 DIDOPO/EG复配体系可以使EP泡沫的极限氧指数（LOI）提高至30.8 %,UL 94测试达到V⁃0级;阻燃体系具有一定的抑烟效果。     

DOPO改性氧化石墨烯阻燃环氧树脂研究

采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化合物(DOPO)对氧化石墨烯(GO)进行表面修饰,并制备阻燃环氧树脂(EP)复合材料。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)及热失重分析(TGA)对改性氧化石墨烯(DOPO-GO)进行表征,采用锥形量热仪、扫描电子显微镜(SEM)等对EP复合材料的阻燃性能、残炭微观结构等进行研究。结果表明:DOPO成功对GO进行表面修饰,当DOPO-GO添加量为3%时,EP复合材料的残炭率比纯EP提高了1.8%,从而达到一定的阻燃效果。锥形量热仪测试及残炭微观结构观察得出,EP复合材料热释放速率峰值随着DOPO-GO添加量的增加而降低,接枝后的DOPO-GO会生成PO·,可以捕获聚合物燃烧后释放出的活性自由基H·和OH·,达到中断链式反应的效果。同时,加入DOPO-GO后,复合材料燃烧后的炭层致密,起到延缓环氧基体燃烧的作用。     

蒙脱土/SBR纳米复合材料阻燃性能的研究

采用熔融插层法制备蒙脱土／SBR纳米复合材料，并研究其阻燃性能。结果表明，SBR大分子不能有效插入钠基蒙脱土（Na—MMT）片层间，而能有效插入有机蒙脱土（OMMT）片层间，形成插层型纳米复合材料；将OMMT与高抗冲聚苯乙烯（HIPS）制成阻燃母粒能进一步提高SBR的插层效果。OMMT可以明显改善复合材料的阻燃和抑烟性能，随着OMMT用量的增大，复合材料的热释放速率、峰值热释放速率、平均热释放速率、总热释放和总生烟量先明显降低然后趋于稳定；HIPS-OMMT阻燃母粒可以明显改善复合材料阻燃性能，但对抑烟性能的改善效果不如OMMT。     

聚磷酸酯膨胀阻燃剂复配有机蒙脱土阻燃改性环氧树脂

以间苯二胺为固化剂,聚苯氧基磷酸210氢9氧杂磷杂菲对苯二酚酯（POPP）、聚磷酸铵（APP）为阻燃剂, 复配质量分数为1 %有机蒙脱土（OMMT）为膨胀阻燃体系,对环氧树脂（EP）进行阻燃改性。通过极限氧指数测定仪、垂直燃烧测定仪同步热分析仪、锥形量热等研究改性EP的阻燃性能、热性能和力学性能。结果表明,当膨胀阻燃体系（2.5 %POPP/APP+1 %OMMT）添加量为3.5 %时,改性EP可达UL 94 V-0级,同时LOI为25.2 %;当膨胀阻燃体系添加量为11 %时,改性EP的LOI值进一步升高到31.7 %;阻燃剂的加入,使EP的初始分解温度略有降低,但残炭量明显增加;POPP/APP/OMMT的加入很大程度上降低了EP的热释放速率、烟释放量和平均热释放速率。     

钼酸铵对EVA/NBR复合材料燃烧性能及热稳定性的影响

采用共混法在乙稀醋酸乙烯共聚物/丁腈橡胶（EVA/NBR）复合材料中加入钼酸铵（AHM）,通过烟密度测试、燃烧行为测试及热重分析研究了钼酸铵对复合体系的燃烧性能、抑烟性及热稳定性的影响。结果表明,添加1.0份（质量份,下同）AHM的复合材料的最大烟密度值降低到59.5 %,且烟密度等级仅为34.7,极限氧指数可达到33.3 %,UL 94垂直燃烧等级达到V-0级别,且燃烧时最大热释放速率从302 kW/m2降低到241 kW/m2;加入AHM后,复合材料的热稳定性提高;加入AHM后,烟密度实验后的残炭表面形貌更加致密。     

壳聚糖/聚磷酸铵膨胀阻燃PP的阻燃及抑烟性能

为了提高聚丙烯(PP)的阻燃和抑烟性能,将壳聚糖(CS)作为膨胀型阻燃剂的碳源、聚磷酸铵(APP)作为膨胀型阻燃剂的酸源和气源,在此基础上通过熔融共混的方法制备了PP/CS/APP复合材料。采用极限氧指数仪、锥形量热仪等仪器研究了PP/CS/APP复合材料的的抑烟性及阻燃性。研究结果表明:CS/APP添加量为30%时,复合材料的极限氧指数值最大可达28.1%;且复合材料在烟气释放总量、CO和CO_2排放上明显降低,抑烟性得到了提升;热释放速率峰值、平均热释放速率值、平均有效燃烧热值、总热释放量值降低,成炭率升高,PP/CS/APP复合材料更难点燃;火灾性能指数明显提高,阻燃性能得到了大幅度提升,火灾蔓延指数显著减小,同时火灾危险性也相应降低。     

1-芘丁酸改性石墨烯片对环氧树脂阻燃性能的影响

采用1-芘丁酸(PBA)对石墨烯片(GNS)进行表面修饰,并制备阻燃环氧树脂(EP)复合材料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)对改性石墨烯片(f-GNS)进行结构表征,并利用锥形量热仪、扫描电子显微镜(SEM)等对EP复合材料的阻燃性能、残炭微观结构、热稳定性能进行研究。结果表明:PBA成功地对GNS表面进行了修饰。当f-GNS添加量为0.8%时,阻燃EP复合材料的初始分解温度及残炭率分别达到414℃和24.2%,比纯EP提高了14℃和5%,这表明f-GNS能够改善EP基体的热稳定性,从而起到一定的阻燃作用。随着f-GNS添加量的提高,阻燃EP复合材料的热释放速率峰值逐渐降低,燃烧后的炭层向表面富集,起到阻隔氧气和热量传递的作用,进而延缓EP基体的燃烧。     

磷-氮-锡膨胀阻燃剂阻燃聚丙烯的性能研究

在三嗪成炭剂和聚磷酸铵复配基础上,添加少量羟基锡酸锌(ZHS)作为协效剂,复配成磷-氮-锡(P-N-Sn)膨胀阻燃剂,通过热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、UL94测试、锥形量热仪以及扫描电镜(SEM)等测试手段,研究不同质量分数的P-N-Sn体系对PP复合材料阻燃抑烟性能及炭层结构的影响。实验结果表明,三嗪成炭剂-聚磷酸铵(TCA-APP)质量分数为26%时,阻燃PP复合材料在800℃时的残炭率提高了8.54%,最大热失重速率(MMLR)降低了44%,LOI由纯PP的18.8%提升至27.2%,UL94垂直燃烧等级达到V-0级,峰值热释放速率(pHRR)由599.79 kW/m²降至277.40 kW/m²,热释放总量(THR)由141.23 MJ/m²降至133.68 MJ/m²;ZHS的加入提升了P-N-Sn体系的阻燃和抑烟性能,添加0.5%的ZHS,残炭率提升至13.15%,SEM显示材料表面形成了致密的炭层,LOI达到32%,同时抑烟性能也得到了体现,热释放速率和总热释放量进一步降低...     

二茂铁对DOPO/环氧树脂体系燃烧性能及固化反应动力学的影响

为研究二茂铁对磷杂菲(DOPO)/环氧树脂(EP)体系燃烧性能及固化反应动力学的影响,将不同比例的二茂铁与DOPO/EP体系复配制备了阻燃EP复合材料,通过氧指数(LOI)测试、UL94垂直燃烧测试、烟密度测试和热重分析研究了阻燃EP复合材料的燃烧性能和热氧稳定性,并通过非等温DSC法研究了二茂铁对DOPO/EP体系固化反应动力学的影响。结果表明,二茂铁和DOPO在阻燃EP复合材料中表现出明显的阻燃协效作用,添加了二茂铁的阻燃EP复合材料的LOI最高可达34.8%,烟密度等级(SDR)最低降至71.43。热重分析表明,二茂铁会降低阻燃EP复合材料的热氧稳定性,但是可以显著增加热解残炭量。固化反应动力学研究结果表明,二茂铁的添加使阻燃EP体系固化反应的活化能E_a和指前因子A均减小。研究工作可以为高性能阻燃EP复合材料的开发提供参考。     

装饰用木粉/聚氯乙烯木塑复合材料阻燃抑烟的研究

研究了八钼酸铵以及八钼酸铵与其他阻燃剂复合对木粉/聚氯乙烯木塑复合材料阻燃抑烟性能的影响。结果表明:单独添加八钼酸铵、或者八钼酸铵与其他阻燃剂复合,都可以提高木粉/聚氯乙烯木塑复合材料的阻燃性能;其中添加了水滑石和氢氧化镁复合体系明显降低了热释放速率和烟释放速率,热释放速率降低了27%,烟释放速率降低了60%,显示出更好的抑烟效果。通过烟密度测试验证了1#配方复合体系的抑烟性能,烟密度等级由87降到68。     

改性LDH及石墨烯片协同阻燃环氧树脂性能的研究

采用十二烷基苯磺酸钠(DBS)对层状双金属氢氧化物(LDH)进行改性,将改性LDH(OLDH)与石墨烯片(GNS)复配后对环氧树脂(EP)进行协同阻燃。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)分析对OLDH进行结构表征,利用热重分析仪(TGA)、锥形量热仪(CCT)、扫描电子显微镜(SEM)等对EP/OLDH-GNS复合材料的热稳定性、阻燃性能、残炭微观结构进行分析。结果表明:改性前后的LDH层间距(d)分别为0.78和1.32 nm,说明DBS进入LDH层间进行离子交换。EP/OLDH-GNS复合材料在700℃时的残炭率明显高于纯EP,说明OLDH与GNS的加入有利于环氧固化物形成致密炭层。CCT及残炭SEM分析显示,随着OLDH、GNS添加量的增加,复合材料的最大热释放速率逐渐降低,所形成的炭层能够阻隔氧气和热量的传递,起到延缓材料燃烧的作用;OLDH、GNS具有明显的协效阻燃作用。     

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。     

Ni-MOF与焦磷酸哌嗪对环氧树脂的协同阻燃及抑烟

将含镍金属有机框架材料（Ni-MOF）与焦磷酸哌嗪（PPAP）复配后添加到环氧树脂（EP）中,通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL 94）及锥形量热（CONE）测试研究了材料的阻燃性能及烟释放行为。结果表明,添加6%（质量分数,下同）的PPAP时,材料的LOI值为27.9%,垂直燃烧测试通过了UL 94 V-0级;当PPAP与Ni-MOF以质量比99∶1混合,总添加量为5%时,材料的LOI值达到29.3%并通过了UL 94 V-0级;极少量Ni-MOF的加入,有效提高了材料的阻燃效率。CONE测试表明,在相同阻燃剂添加量下,EP/PPAP/Ni-MOF材料的热释放速率、总热释放量、烟释放速率及总烟释放量,与EP/PPAP材料相比均得到了明显降低;Ni-MOF的引入,降低了材料的燃烧强度,减少了烟气的释放;Ni离子与PPAP受热分解形成的磷酸及多聚磷酸发生交联,将更多的磷留在了凝聚相中,促进了材料形成更加丰富、强度更高的炭层,有效抑制EP燃烧过程中热量和烟气的释放,从而提高了EP材料的火安全性能。     

新型磷氮阻燃剂GAP-DOPO的合成制备及其对环氧树脂阻燃性能影响的研究

以3-氨基酚、戊二醛及DOPO为原料制备了一种新型磷氮阻燃剂GAP-DOPO,通过红外、核磁与TGA对阻燃剂的结构及热性能进行了表征;将GAP-DOPO用于阻燃环氧(EP)树脂,并用TGA、SEM对复合材料的热性能及残炭结构进行表征,同时使用垂直燃烧测试仪对试样进行了燃烧测试。结果表明,当GAP-DOPO添加量为30wt%时,可通过UL-94 V-0级测试;TGA显示其在800℃(N2氛围)下,其残炭率由16.3%上升至21.5%,提高了31.9%;同时SEM说明阻燃剂的加入能够明显改善树脂燃烧后残炭形貌,能够增加复合材料的阻燃性能。     

改性碳纤维含量对聚丙烯的阻燃性能影响研究

利用聚二甲氧基硅氧烷对碳纤维（CF）进行改性，在聚丙烯（PP）中填充硅烷改性碳纤维（MCF）制备PP/MCF复合材料，并对其力学性能、阻燃性能以及抑烟性能进行研究。结果表明：PP/MCF复合材料相较于PP/CF具有更优异的力学性能以及阻燃性能。PP/MCF-3的力学性能达到最佳，其拉伸强度和弯曲强度分别达到27.8 MPa和28.3 MPa，缺口冲击强度相较纯PP提高15.5%。MCF的加入有效提高复合材料的LOI值，PP/MCF-3的LOI达到31.3%，并且具有较低的热释放速率以及产烟量。PP/MCF复合材料具有优异的力学性能以及阻燃性能，可以用于建筑阻燃管材领域。     

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。