可再生CH/PA阻燃涂层对剑麻纤维素微晶的改性

采用层层自组方法在剑麻纤维素微晶(SFCM)表面吸附天然聚电解质壳聚糖(CH)和植酸(PA),构筑可再生CH/PA阻燃涂层,用Zeta电位、热重分析(TGA)、场发射扫描电镜(FESEM)、垂直燃烧测试(VFT)和燃烧量热仪(MCC)等手段对复合材料进行了表征。Zeta电位和FESEM结果显示,在CH和PA吸附过程中电位正负交替变化,SFCM表面局部位置被一层凸起的涂层包覆。TGA和FESEM结果表明,随着CH/PA层数的增加复合材料的初始分解温度由299℃降低至257℃,残炭率由5.41%提高至37.64%,SFCM(CH/PA)5的TG残炭物表面未出现螺旋状收缩,纤维素形貌基本上不变;VFT结果显示,SFCM(CH/PA)5续燃时间(39 s)比纯SFCM(150 s)缩短了111 s。MCC结果表明,SFCM(CH/PA)5的热释放速率峰值(pkHRR)和热释放总量(Total HR)与纯SFCM相比分别减少70.6%和79.2%,表明CH/PA涂层具有明显提高SFCM阻燃性能的作用。     

剑麻纤维素微晶(壳聚糖/聚对苯乙烯磺酸钠)层层自组装及其复合材料的热性能和阻燃性能

采用层层自组装法,在剑麻纤维素微晶(SFCM)表面交替吸附壳聚糖(CH)和聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)构筑CH/PSS阻燃涂层,采用Zeta电位、热重分析、场发射扫描电镜、垂直燃烧测试和燃烧量热等手段对复合材料的结构和性能进行表征。结果表明,CH/PSS涂层已经成功包覆在SFCM表面;随着吸附CH/PSS层数增加,复合材料的初始分解温度由302℃降低至237℃,残炭率由4.76%提高至27.34%;与纯SFCM相比,SFCM(CH/PSS)5点燃时间延长了1倍,残炭率提高到35.3%,最大热释放速率峰值(pkHRR)和热释放总量(Total HR)分别减少了87%和51.6%,说明构筑的自组装涂层明显提高了SFCM的阻燃性能。     

原位一步合成CuAl-LDHs-聚磷酸铵及其在聚丙烯阻燃中的应用

采用原位一步法合成铜铝类水滑石（CuAl-LDHs）,通过控制铝酸钠/聚磷酸铵（NaAlO₂/APP）的质量比（0.82~3.28）合成CuAl-LDHs-APP。采用XRD、FTIR、SEM和TG对所制备的CuAl-LDHs及CuAl-LDHs-APP进行表征。采用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）测试、弯曲及拉伸试验等考察了CuAl-LDHs/聚丙烯（PP）及CuAl-LDHs-APP/PP复合材料的阻燃性能及力学性能。SEM 观察表明:LDHs结构为片状,随着NaAlO₂与APP质量比的减小,CuAl-LDHs-APP颗粒粒径相应减小,当NaAlO₂与APP的质量比为0.82时,CuAl-LDHs-APP颗粒粒径达到20 nm左右,比表面积为183.5 m2/g。TG分析表明:CuAl-LDHs-APP在高温下有较好的热稳定性。当PP中加入质量分数为20%的CuAl-LDHs及CuAl-LDHs-APP时,LDHs/PP复合材料表面形成炭层;当NaAlO₂与APP质量比不大于1.64时,CuAl-LDHs-APP的添加可抑制PP燃烧时产生的熔滴现象;与CuAl-LDHs/PP复合材料相比,CuAl-LDHs-APP/PP复合材料具有更好的阻燃性能和力学性能;与PP材料相比,CuAl-LDHs-APP/PP复合材料的弯曲强度和拉伸强度等力学性能的下降也不明显。      

埃洛石纳米管/聚间苯二胺复合材料去除Cr(Ⅵ)的性能

为了获得一种去除重金属Cr（Ⅵ）的高性能吸附材料,在原位化学聚合过程中滴加Na₂CO₃对产物的氧化态进行调节,室温条件下成功制备了埃洛石纳米管/聚间苯二胺（HNTs/PmPD）复合材料。采用SEM、TGA、EDS、Brunauer-Emmett-Teller比表面积分析（BET）、电感耦合等离子体质谱分析（ICP-MS）、FTIR和Zeta电位分析（Zeta）等对HNTs/PmPD复合材料性能和表面结构进行表征。同时,还研究了pH值、时间、初始浓度和温度等实验参数对HNTs/PmPD复合材料的去除Cr（Ⅵ）效果的影响。通过动力学和等温线模型对HNTs/PmPD复合材料吸附Cr（Ⅵ）的实验数据进行了拟合评估。HNTs/PmPD复合材料具有优异的Cr（Ⅵ）去除能力及良好的沉降分离和循环再生性能,室温下的Cr（Ⅵ）吸附容量可达到855.66 mg·g-1以上。研究表明,存在于HNTs/PmPD复合材料表面的大量氨基和亚胺基是去除Cr（Ⅵ）的主要活性位点。HNTs/PmPD复合材料性能优异,在含Cr（Ⅵ）废水治理领域具有广阔的应用前景。      

胶合板表面层层自组装聚磷酸铵-壳聚糖/氮化硼及其阻燃性能

以杨木胶合板为研究对象,以聚磷酸铵-壳聚糖/氮化硼(APP-CS/BN)为阻燃涂层,通过层层自组装的方法将涂层整理到杨木胶合板上,以赋予胶合板一定的阻燃性能。FTIR和SEM结果显示,APP-CS/BN涂层在胶合板表面组装形成膜结构,组装膜均匀分布在材料表面。锥型量热仪(CONE)燃烧测试表明,与未经处理的胶合板相比,APP-CS/BN自组装涂层能有效延长胶合板点燃时间(TTI),降低胶合板的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR),同时增加材料燃烧后成炭量。随着自组装涂层层数的增加,15层处理材、20层处理材、25层处理材的点燃时间较未处理材分别提升了100%、105%和125%;热释放速率峰值(Pk-HRR)较未处理材分别降低10.15%、22.34%和31.82%;阻燃处理杨木胶合板的THR,较未处理材分别降低2.89%、13.68%和15.32%;未处理材、15层处理材、20层处理材、25层处理材燃烧后成炭率依次为18.55%、24.07%、26.04%和27.65%。随着自组装层数的增加,杨木胶合板的阻燃性能随之增加,但当自组装层数由20层至25层时,胶合板阻燃能力提升的幅度变缓慢。本研究中,阻燃胶合板适宜自组装涂层数为20-25层。      

类水滑石的制备与改性及其在聚丙烯阻燃中的应用

采用共沉淀法制备了镁铝类水滑石（LDHs）前驱体,加入少量聚磷酸铵（APP）制得APP-LDHs,探讨了不同质量分数APP对LDHs晶体生长的影响;当APP在LDHs前驱浆液中添加量为0.8wt%时,将APP-LDHs与季戊四醇（PER）、硅烷偶联剂KH-550进行球磨混合,制备插层包覆改性的LDHs;通过XRD、FTIR、SEM和TG等对改性前后的LDHs进行了表征;采用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧测试（UL-94）、缺口冲击和弯曲实验等方法研究了LDHs改性前后LDHs/聚丙烯（PP）复合材料的阻燃性能及力学性能的差异。研究结果表明：APP的加入,未显著影响LDHs的层板生长,但其层板堆叠受到抑制;SEM观察表明,所制备的LDHs为片状,且经插层包覆改性后的LDHs粉体形貌较为规整,颗粒粒径为100~250 nm;改性LDHs在较高温度下的热稳定性显著优于未改性的LDHs;当PP中加入质量分数为20%的LDHs及改性LDHs时,可抑制PP燃烧时产生的熔滴,并促使LDHs/PP复合材料表面形成炭层;改性LDHs/PP复合材料具有更好的阻燃性能,且其冲击强度、弯曲强度等力学性能下降不明显。     

均匀沉淀法制备核-壳型TiO2@SbxSn1-xO2及其导电性能

以尿素为沉淀剂,采用均匀沉淀法包覆改性TiO₂,制备了核壳型TiO₂@Sb_xSn_1-xO₂（ATO）复合导电粉体,利用SEM、EDS、HRTEM、XRD、XPS、顺磁波谱仪（EPR）、FTIR及激光粒度仪（LPSA）等对其进行表征,并对其导电性的主要影响条件进行了研究及分析,提出了均匀沉淀包覆及反应机制。研究表明,反应温度为92℃时,尿素与金属阳离子摩尔比为10∶1的情况下,OH-释放量及释放速率适中,引入SO₄2-作为催化剂,降低金属阳离子成核能垒,且SO₄2-与Cl-最佳摩尔比为1∶25时,所得产品的纳米Sb_xSn_1-xO₂（ATO）壳层在TiO₂表面包覆均匀连续完整,其厚度约为15 nm。当包覆完全时,随着Sb掺杂量增加,复合粉体电阻率降低,Sn与Sb摩尔比达到12∶1时,再增加Sb含量,其电阻率不变。最优制备条件下,复合粉体电阻率值为7.5 Ωcm,导电性能良好。      

TiO2-MWCNTs的制备及TiO2-MWCNTs/epoxy复合涂层性能

用混酸对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行了酸化处理,然后通过溶胶-凝胶法制备了TiO₂包覆MWCNTs（TiO₂-MWCNTs）核壳材料,并通过X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）等手段对其包覆结果进行了验证。用硅烷偶联剂KH560对TiO₂-MWCNTs及MWCNTs进行了改性,分别制备了TiO₂-MWCNTs/epoxy、MWCNTs/epoxy复合环氧涂层以及纯环氧涂层,利用EIS测试了涂层的电学性能,通过材料试验机（MTS）测定了涂层的柔韧性,用扫描电镜（SEM）观察了涂层表面形貌。结果表明：TiO₂-MWCNTs在环氧树脂中具有良好的分散性,TiO₂-MWCNTs/epoxy复合涂层对腐蚀介质具有较好的抗渗透性能;TiO₂包覆后大大增加了涂层的柔韧性。     

静电自组装定向制备还原氧化石墨烯-石墨相氮化碳复合材料及其导热性能

采用NaOH溶液将块状多层石墨相氮化碳（B-g-C₃N₄）剥离成带负电的纳米片层石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,并与带正电（经聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）改性）的还原氧化石墨烯（RGO）通过静电自组装的方式,制得“面-面”定向结合的RGO-g-C₃N₄二维异质层状复合材料。Zeta电位研究表明,静电组装过程主要受电荷中和作用的主导,通过改变RGO和g-C₃N₄表面的Zeta电位可控制静电自组装材料的组成及形貌。拉曼光谱和XPS测试结果说明,RGO-g-C₃N₄复合材料具有g-C₃N₄和RGO共同的结构特征; SEM和TEM结果进一步说明,RGO和g-C₃N₄纳米片在垂直方向上“面对面”定向叠加结合,复合后仍为片层状结构,层厚度明显增加。RGO-g-C₃N₄复合材料的导热系数随RGO含量的增加而增大,RGO含量为24.4wt%时,其导热系数达到4.2 W/（mK）,是相同质量分数简单物理混合RGO+g-C₃N₄复合材料导热系数（3.0 W/（mK））的1.4倍,由于RGO-g-C₃N₄复合材料形成有效导热链,使RGO-g-C₃N₄复合材料的导热系数高于简单物理混合RGO+g-C₃N₄复合材料的导热系数。      

β-环糊精-聚磷酸铵对黄麻/聚丙烯复合材料阻燃性能的影响

将黄麻纤维和聚丙烯纤维（PP）通过梳理、铺网和针刺的方式形成黄麻/PP复合材料毡,采用表面撒粉工艺,将阻燃剂β-环糊精（β-CD）、β-CD与聚磷酸铵（APP）复配热压后在黄麻/PP复合材料表面形成阻燃层,采用FTIR、极限氧指数测试仪、水平燃烧测试仪、锥形量热测试仪、热重分析测试仪、SEM及万能试验机等检测黄麻/PP复合材料阻燃性能、力学性能、成炭性能及样品表面微观形貌。结果表明:β-CD与APP复配后在黄麻/PP复合材料表面热压成膜可以显著提高复合材料的阻燃性能和热稳定性。当β-CD-APP复配阻燃剂质量分数为20wt%、β-CD与APP的质量比为1∶2时,黄麻/PP复合材料水平燃烧58 s后自熄,极限氧指数（LOI）值达到26.6%,根据日本JISD 1201—77标准,属于第三难燃等级材料,此时热释放速率和有效燃烧热值最小,700℃时的残炭量增加了11.68%。力学性能测试表明,在黄麻/PP复合材料表面增加阻燃层后,弯曲强度增加而拉伸强度不受影响。      

纤维素改性环氧酚醛树脂与环氧酚醛树脂的阻燃性

用热塑性环氧酚醛树脂与纸泥制备纸泥/环氧酚醛复合材料,将含卤素的阻燃剂三-2-氯乙基膦酸盐和无机阻燃剂(如氢氧化铝)加入到环氧酚醛树脂和纸泥/环氧酚醛聚合物中,用UL-94等级燃烧测试法测定体系的燃烧等级;用热重分析仪和差示扫描量热仪对复合材料进行热分析,研究两体系的阻燃性。结果表明,含磷型阻燃剂和无机阻燃剂对环氧酚醛树脂有阻燃作用,但只有卤化和磷酸化的阻燃剂能增强纸泥/环氧酚醛复合材料的阻燃性,原因是环氧酚醛树脂材料和纸泥/环氧酚醛复合材料的阻燃性取决于本身的热容和热分解行为。     

纸泥/环氧酚醛树脂复合物与环氧酚醛树脂的阻燃性研究

将含各类阻燃剂加入到环氧酚醛树脂和纸泥/环氧酚醛聚合物中,用UL-94等级燃烧测试法测定体系的燃烧等级,结果表明:TCEP和无机阻燃剂对环氧酚醛树脂有阻燃作用,但卤化和磷酸化的阻燃剂能增强纸浆/环氧酚醛复合材料的阻燃性.用热重分析仪和差示扫描量热仪对复合材料进行热分析研究阻燃机理,结果显示环氧酚醛树脂材料和纸泥/环氧酚醛复合材料的阻燃性取决于本身的热容和热分解行为.     

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。     

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。     

三聚氰胺聚磷酸盐和次磷酸铝协效阻燃高密度纤维板复合材料

将三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和次磷酸铝(AP)阻燃剂添加到木纤维/酚醛树脂(WF/PR)复合材料中,通过人造板热压工艺技术制备阻燃高密度纤维板(MPP-AP-WF/PR)复合材料,探索了MPP和AP组成复配阻燃剂时,MPP-AP-WF/PR复合材料达到最佳阻燃性能时MPP与AP的最佳质量比.采用弯曲强度、吸水厚度膨胀率...     

MCA阻燃剂的合成及其在PA6中的应用

目的用一种新的方法合成三聚氰胺氰尿酸盐(MCA),并探究其在聚酰胺6(PA6)中的应用。方法将三聚氰胺(MA)、氰尿酸(CA)和少量水混合成膏状物,并使其在室温下反应一定时间,再加入少量MCA,使其继续反应以制备MCA阻燃剂。将制备的MCA与PA6熔融共混制备阻燃PA6复合材料,用FTIR,XRD,TG,SEM对制备的MCA进行表征,对阻燃PA6复合材料的阻燃和力学性能进行测试。结果所制MCA的FTIR和XRD特征峰与在水中合成MCA的特征峰一致;所合成的MCA最大热失重温度达到451.7℃。在阻燃剂质量分数为8%时,阻燃PA6复合材料的极限氧指数(LOI)为29%,阻燃性能达到UL-94V0级。随着阻燃剂含量的增加复合材料的力学性能有所降低,当阻燃剂质量分数为8%时,拉伸强度为66.4 MPa,冲击强度为4.7 kJ/m~2。结论用文中方法合成的MCA具有工艺简单、不需加热、耗水量低等优点,大大提高了PA6复合材料的阻燃性能。     

黄麻纤维/聚酯纤维复合材料的阻燃改性

应用两种水性磷系阻燃剂——磷酸铵类阻燃剂(DAG-50)和磷酸酯类阻燃剂(DAG-80)及其复配阻燃剂对天然黄麻纤维进行阻燃改性,并与皮芯结构聚酯纤维制备成黄麻纤维/聚酯纤维复合材料,通过燃烧测试、SEM、红外、热失重、热失重-红外联用等技术分析了此两种阻燃剂及复配阻燃剂对黄麻纤维及其黄麻纤维/聚酯纤维复合材料的阻燃效果及阻燃机制,并筛选出适合黄麻纤维/聚酯纤维复合材料产业化的阻燃改性配方。结果表明,阻燃剂DAG-50阻燃改性效果良好,但容易析出于黄麻纤维表面。阻燃剂DAG-80能较为均匀地包覆在黄麻纤维表面,阻燃改性效果好,但其价格较高。DAG-50与DAG-80形成的复配阻燃剂,阻燃效果好,既避免了单独使用DAG-50时阻燃剂易析出问题,且复配阻燃剂接近中性,避免设备腐蚀。综合考虑成本与阻燃性能,使用DAG-50与DAG-80复配阻燃剂比例为2∶1且浓度为55wt%时,可达到黄麻纤维/聚酯纤维复合材料B1级阻燃。     

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。     

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。     

苯基膦酸铈与十溴二苯醚阻燃玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料

通过熔融共混方法制备苯基膦酸铈（CeHPP）与十溴二苯醚（DBDPO）复配阻燃玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯（GF/PET）复合材料。采用热失重分析（TGA）测试研究了DBDPO-CeHPP对GF/PET复合材料热稳定性的影响。同时利用垂直燃烧（UL-94）、极限氧指数（LOI）及微型锥形量热（MCC）测试表征DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料的阻燃性能。使用SEM对DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料的残炭表面形貌进行观察分析。结果表明,DBDPO与CeHPP复配后对DBDPO-CeHPP-GF/PET体系的热性能和阻燃性能都有很大的影响。其中,GF/PET复合材料与DBDPO和CeHPP质量比为91:6:3时,DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料的LOI高达29.5%,可以通过UL-94 V-0级。在MCC测试中,与纯GF/PET复合材料相比,该配比的DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料总热释放（THR）、热释放速率峰值（PHRR）及热熔（HRC）分别下降了10.2%、13.1%和12.8%。结合残炭形貌的测试结果,对DBDPO-CeHPP-GF/PET复合材料的阻燃机制进行了适当的解释分析。