四元复合体系在硬质聚氨酯泡沫材料中的逐级释放阻燃行为研究

以甲基膦酸二甲酯（DMMP）、10-（2,5-二羟基甲苯）-10-氢-9-氧杂-10-磷酰杂菲-10-氧化物（DOPO-HQ）、可膨胀石墨（EG）和氢氧化铝（ATH）构建了四元阻燃复合体系,并通过热失重分析仪（TG）、锥形量热仪、极限氧指数分析仪等研究了其在硬质聚氨酯泡沫（RPUF）中的阻燃行为。结果表明,四元阻燃体系能够在较宽温度区间内发挥逐级释放的协同阻燃效应;DOPO-HQ能够与EG/DMMP/ATH三元阻燃体系形成加合阻燃效应,使得RPUF复合材料的极限氧指数（LOI）提升至30.8%;与采用EG/DMMP/ATH三元阻燃体系的RPUF复合材料相比,采用加入DOPO-HQ的四元阻燃体系的RPUF复合材料的热释放速率峰值（PHRR）、总热释放量（THR）、总烟释放量（TSR）均有所下降,残炭率得到了进一步提升,说明DOPO-HQ与EG/DMMP/ATH所构建的四元阻燃体系在成炭性方面具有协同效应;此外,通过扫描电子显微镜（SEM）对残炭进行表征,验证了四元阻燃体系在凝聚相中能够发挥优异的成炭阻隔效应,并能够在燃烧的初期、中期和末期发挥逐级释放阻燃效应。     

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。     

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。     

氢氧化镁阻燃环氧树脂热降解性能研究

用氢氧化镁制备了阻燃环氧树脂复合材料,用极限氧指数(LOI)、烟密度等级(SDR)来表征其阻燃消烟性能,用热重仪和热重-质谱联用仪分析了氢氧化镁阻燃环氧树脂体系的热稳定性和热降解过程,并探讨了氢氧化镁阻燃环氧树脂的机理。结果表明:随着氢氧化镁用量的增加,复合材料的LOI不断提高,当氢氧化镁用量为47.37%时,环氧树脂/氢氧化镁阻燃体系的LOI达到27.5%,烟密度降至61.73%;氢氧化镁的加入使复合材料的最大热失重速率提高,促进了复合材料的迅速分解,使分解的温度区间变窄,降低了分解过程中二氧化碳、可燃性小分子、苯类和苯酚类物质的释放量。     

CaCO_3和EG与APP/PER/ZB体系协同阻燃交联EVAC基复合材料的研究

采用膨胀型阻燃剂[聚磷酸铵/季戊四醇/硼酸锌(APP/PER/ZB)体系]对交联乙烯–乙酸乙烯酯塑料(EVAC)进行阻燃改性,然后分别用CaCO3和可膨胀石墨(EG)进一步优化EVAC/APP/PER/ZB复合材料。采用极限氧指数(LOI)仪、锥形量热仪和扫描电子显微镜(SEM)研究了复合材料的阻燃性能及阻燃机理,并测试了复合材料的力学性能和介电性能。结果表明,随着APP/PER/ZB体系含量的增加,复合材料的LOI逐渐升高,热释放速率峰值、平均热释放速率、热释放总量逐渐降低;拉伸强度、断裂伸长率和介电常数逐渐下降,但介电损耗变化极小。CaCO3和EG优化的复合材料阻燃性能和拉伸性能均比未优化的有所提高,起到一定的协同阻燃效果,其中EG的优化效果最好;CaCO3对复合材料介电性能的影响与APP/PER/ZB体系大致相同,但高频下EG的影响较为显著,均明显降低了复合材料的介电常数和介电损耗峰值。     

PP/SEBS/MH复合材料的制备及其性能研究

采用极限氧指数（LOI）和热重分析（TGA）研究了聚丙烯（PP）/氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）/氢氧化镁（MH）复合材料的阻燃性能和热降解行为;探讨了SEBS和MH分别对PP/SEBS共混体系和PP/SEBS/MH复合材料力学性能和熔体流动速率的影响。结果表明：PP/SEBS/MH复合材料的力学性能和加工流动性能随着MH的质量分数增加而降低;复合材料高温下的热稳定性得到提高,MH分解吸热降低材料的热降解速率;MH以吸热方式在凝缩相和气相中发挥阻燃作用,复合材料阻燃性能得到提高,当MH的质量分数为60%时,LOI可达26.3%。     

聚乳酸/苯基次膦酸镧复合材料的制备及阻燃性能研究

采用简单方法制备了苯基次膦酸镧(LaP),并将其作为阻燃剂引入聚乳酸(PLA)中,制备了一系列PLA/LaP复合材料。采用热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、UL 94垂直燃烧、微型量热测试(MCC)等方法研究PLA/LaP复合材料的热稳定性、阻燃性能和燃烧性能。结果表明,LaP可以提高复合材料阻燃性能,30 %（质量分数,下同）的LaP使得复合材料的极限氧指数达到24.8 %,并通过UL 94 V-2级别;LaP可明显提高复合材料的热分解温度和成炭率;高添加量LaP可显著降低复合材料的热释放速率峰值（pHRR）和总热释放(THR),有效降低了复合材料的火灾危险性。     

两种磷杂菲/三嗪双基化合物在聚氨酯硬泡中的阻燃行为对比研究

通过箱式发泡制备了三（3DOPO2羟基丙基）1,3,5三嗪2,4,6三酮（TGD）/三（3DOPO丙基）1,3,5三嗪2,4,6三酮（TAD）单独添加和分别与可膨胀石墨（EG）复配阻燃的硬质聚氨酯泡沫（RPUFs）。利用极限氧指数仪（LOI）、锥形量热仪,热重气相色谱质谱联用仪和扫描电子显微镜研究了TAD和TGD在RPUF中的阻燃行为。结果表明,TAD和TGD均能提高RPUF的LOI值,降低RPUF的总热释放量,平均有效燃烧热和热释放速率峰值,并且TGD对这些数值的影响明显大于TAD;随着EG的加入,TGD/EG/RPUF体系表现出比TAD/EG/RPUF更高的LOI值和残炭产率。     

O–VMT和二乙基次磷酸铝对PBT/GF的阻燃作用

研究了有机蛭石(O–VMT)和二乙基次磷酸铝(ADP)对玻纤(GF)增强聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)(PBT/GF)的阻燃作用,对复合材料的极限氧指数(LOI)和UL94阻燃等级进行测试,并用热失重和锥形量热仪进行分析。结果发现,ADP可以很好阻燃PBT/GF,加入19%的ADP,复合材料的LOI为33.5%,阻燃达到UL941.6 mm V–0级,相对PBT/GF,其点燃时间、火灾性能指数(FPI)有所提高,热释放速率峰值(PHRR)、平均热释放速率(AHRR)、总热释放量(THR)及总生烟量(TSR)有所降低。同时加入15%的ADP和2%的O–VMT,复合材料的PHRR,AHRR,THR和TSR相对单独添加17%ADP的材料,分别降低12.8%,9.5%,4.5%和15.9%,FPI提高15.4%,LOI和UL94阻燃也对应提高,O–VMT和ADP在PBT/GF中有协同阻燃作用。     

蒙脱土协效膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的研究

本论文以聚丙烯（PP）为基体树脂,以含有蒙脱土的单体型膨胀型阻燃剂为阻燃剂,采用熔融共混的方式,制备含有不同比例蒙脱土的阻燃复合材料。采用极限氧指数（LOI）、UL-94垂直燃烧和锥形量热仪等手段研究了阻燃复合材料的阻燃性能。极限氧指数结果表明随着蒙脱土的添加量的增加,材料的极限氧指数有所降低,但仍能通过UL-94测试;锥形量热仪结果表明样品,添加1 wt%蒙脱土的样品具有最佳的阻燃效果。     

热塑性聚氨酯/微胶囊化聚磷酸铵/氢氧化铝复合材料的制备及性能研究

通过溶胶?凝胶法制备了硅凝胶微胶囊化聚磷酸铵（MAPP）,并通过红外光谱仪（FTIR）、热重分析仪（TG）对MAPP进行了表征;采用熔融共混技术将氢氧化铝（ATH）和MAPP加入到热塑性聚氨酯弹性体（TPU）中,制备出系列阻燃热塑性聚氨酯弹性体（TPU/FR）复合材料,并通过TG、微型量热计（MCC）研究了TPU/FR的热稳定性和燃烧行为。结果表明,在ATH与MAPP总含量为20 %（质量分数,下同）的情况下,相对于TPU/FR1（20 % ATH）复合材料,ATH与MAPP含量分别为5 %、15 %,10 %、10 %和15 %、5 %的TPU/FR复合材料在700 oC下的残炭量分别由16.7 %提高到29.7 %、25.1 %和20.9 %;热释放容量（HRC）分别从327.1 J/（g·K）降低到154.2、164.2和170.1 J/（g·K）;对比TPU/FR2（20 % MAPP）复合材料,TPU/FR4（15 % ATH,5 % MAPP）炭渣的致密性和石墨化程度显著提高,表明ATH与MAPP复合具有显著的阻燃协同作用。     

茶皂素基膨胀型阻燃剂的制备及其在涂料中的应用

采用多羟基、多羧基的活性天然产物茶皂素为原料,与聚磷酸铵和季戊四醇在一定条件下反应,制备一种聚磷酸酯类茶皂素基三位一体新型环保膨胀型阻燃剂。采用傅里叶红外分析技术对阻燃剂进行了结构表征,采用综合热分析仪对阻燃剂的热降解性能进行了研究。结果表明,茶皂素与聚磷酸铵、季戊四醇发生反应,生成聚磷酸酯类茶皂素基膨胀型阻燃剂,且该阻燃剂具有良好的热稳定性,降解热释放较小,高温残留率高,最终的质量残留率高达30.77%。将制备阻燃剂用于阻燃涂料中,并采用氧指数测试仪和锥形量热仪研究了阻燃涂料的阻燃性能和热解性能。研究表明,茶皂素基三位一体膨胀型阻燃剂能显著提高涂料的阻燃性能,阻燃涂料的氧指数值高达34.2%,耐火时间为11.1 min,且锥形量热实验中,该阻燃涂料试样的平均热释放速率（m-HRR）为36.18 kW/m2,总热释放量（THR）为5.25 kJ/m2,平均有效燃烧热（m-EHC）为5.11 kJ/kg,与含复合型阻燃剂的阻燃涂料试样相比,阻燃性能得到极大提高。该制备阻燃剂不含卤素,集三源一体,具有阻燃性能优越,相容性能良好,高效环保等优点。     

膨胀型阻燃剂/二乙基次磷酸铝阻燃改性不饱和树脂基复合材料

采用密胺包覆聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）和三聚氰胺（MEL）作为膨胀型阻燃剂（IFR）对不饱和树脂（UP）进行改性,研究了APP、PER和MEL不同复配比例及用量对不饱和树脂基复合材料阻燃性能和力学性能的影响。基于IFR最佳用量,以二乙基次磷酸铝（ADP）为协效剂,研究了ADP用量对IFR/UP阻燃复合材料阻燃性能、力学性能及热稳定性的影响。结果表明,当APP∶PER∶MEL复配比例为4∶1∶1,IFR添加量为15 %（质量分数,下同）时,复合材料综合性能最佳,其极限氧指数为27.4 %,UL 94垂直燃烧达到V?1等级,弯曲强度和冲击韧性分别为100.3 MPa和6.3 kJ/m²;ADP的引入能够进一步提高IFR/UP复合材料阻燃性能,且随着ADP质量分数的增加而增强;当ADP质量分数为2 %时,IFR?ADP/UP复合材料极限氧指数为28.5 %并达到V?0阻燃等级,弯曲强度和冲击韧性分别为110 MPa和7.8 kJ/m²,与IFR/UP复合材料相比,分别提高了9.7 %和23.8 %;ADP能够促进IFR/UP复合材料表面成炭,缓解基体的热降解。     

Butyltriphenylphosphine-based chelate borates influenced on flame retardancy of polystyrene composite containing self-expanded intumescent flame retardants

The polystyrene (PS) composite containing self-expanded intumescent flame retardant (polyphosphate ammonium and expandable graphite) was blended with three butyltriphenylphosphine-based chelate borates, respectively, to evaluate their effect on flame retardancy. The chemical structure of as-prepared three chelate borates was confirmed by nuclear magnetic resonance (NMR) and Fourier transform infrared spectrum (FTIR). The flame retardancy of various PS composites was evaluated by vertical burning test (UL-94), limited oxygen index (LOI), and cone calorimeter (CC). Flammability and combustion results suggested that one of chelate borates, named [BTP][BMB], made PS composite (PS4) obtain V-0 rating, 27.0 ± 0.3% LOI value, and reduction on heat release and smoke production with 17 wt% total flame retardants loading. The combustion residue was analyzed by scanning electron microscope and FTIR, and the pyrolysis gaseous products were investigated by TG-FTIR technique. Besides, complex viscosity of PS composites composed of various chelate borates from a rheology instrument indicated that the improvements of flame retardancy of PS composites depended on the temperature of construction of crosslinked network by expandable graphite, which the chelate borates showed distinctive influence. Accordingly, the flame-retarding mechanism about fast response to flame has been proposed.     

膨胀石墨对乙烯基硅橡胶的阻燃作用研究

将可膨胀石墨(EG)添加到乙烯基硅橡胶中并采用过氧化物硫化制备了硅橡胶材料,对其阻燃性能和燃烧行为进行了研究.结果表明,当EG的添加量为5份时,材料在垂直燃烧测试中通过了UL 94 V-0级,且能离火自熄,极限氧指数达到了33.0％;与纯硅胶材料相比,EG的加入有效降低了材料的热释放和烟释放;材料与火焰接触区域,EG完...     

磷系阻燃剂FR/APP协效阻燃PP

采用氧指数测定仪、热重分析仪和锥形量热仪研究了磷系阻燃剂1,3,5-三(5,5-二甲基-1,3-二氧杂环己内磷酸基)苯(FR)和聚磷酸铵(APP)复配体系对聚丙烯(PP)材料阻燃性能的影响.结果表明,FR/APP提高了PP的极限氧指数(LOI)、热稳定性和残炭率,降低了热释放速率.当w(FR)为15%和w(APP)为10%复配阻燃PP时,复合材料的LOI为29.6%.阻燃级别达到UL 94 V-0级.     

次磷酸盐⁃环四硅氧烷双基化合物复配二乙基次磷酸铝对PA6的阻燃性能研究

将次磷酸盐?环四硅氧烷双基化合物（MVC?AlPi）与二乙基次磷酸铝（AlPi）复配阻燃聚酰胺6（PA6）。目的是考察外加的富磷酸铝化合物中磷酸铝基团和环四硅氧烷基团之间的配比对PA6阻燃效率的影响。结果表明, PA6/8.8 %AlPi/2.2 %MVC?AlPi具有协同屏障效应,可使复合材料的极限氧指数（LOI）值提高到31.5 %,并通过UL 94 V?0级别。相比于纯PA6,PA6/8.8 %AlPi/2.2 %MVC?AlPi的热释放速率峰值（PHRR）降幅近50 %、总热释放量（THR）也降低了15 %,PA6/8.8 %AlPi/2.2 %MVC?AlPi的残炭率虽略低于11 %MVC?AlPi,却形成了内层坚硬,外层类陶瓷化的双层炭层结构,MVC?AlPi、AlPi与PA6的相互作用可以锁定更多P、C碎片,促进由含硅富磷残渣组成的屏障保护炭层的形成。在阻燃剂添加总量不变的情况下,通过调节各组分的比例,发挥出更好的协同阻燃效果。     

新型膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的研究

以五氧化二磷、磷酸、季戊四醇和三聚氰胺为原料,合成了一种新型的膨胀型阻燃剂（IFR）并和聚磷酸铵（APP）聚四氟乙烯（PTFE）复配对聚丙烯（PP）进行阻燃,用热重法（TG）对阻燃PP的热性能进行了研究,利用氧指数仪测定了阻燃PP的极限氧指数（LO I）值,用垂直燃烧法测试了其燃烧等级,当阻燃剂含量为24%时,LO I值为30.9%。用锥形量热仪对阻燃PP的燃烧性能进行了分析,并用扫描电镜（SEM）对阻燃聚丙烯（FR-PP）的残炭结构进行了研究,结果表明,该复配阻燃剂能够促进PP的成炭性,具有优良的阻燃PP性能。     

基于磷杂菲衍生物多组分无卤阻燃天然橡胶的制备及性能

将磷杂菲/三嗪双基协同阻燃剂（TGD）、甲基膦酸二甲酯（DMMP）、可膨胀石墨（EG）及氢氧化铝（ATH）复配添加到天然橡胶（NR）中制备阻燃NR硫化胶,考察了TGD/DMMP/EG/ATH复配阻燃剂对NR硫化胶的阻燃性能、热稳定性及物理机械性能的影响。结果表明,TGD/DMMP/EG/ATH复配阻燃剂可有效提升NR硫化胶的阻燃性能和热稳定性,并降低燃烧过程中的热释放速率。当TGD/DMMP/EG/ATH复配阻燃剂的用量为60份（质量）时,NR硫化胶的极限氧指数可达28.4%,残炭质量分数可达25.61%,热释放速率可降低95%,总热释放量可降低21%。TGD/DMMP/EG/ATH复配阻燃剂对NR硫化胶的物理机械性能影响不大。