聚磷酸铵阻燃型水性聚氨酯的阻燃性能

以聚碳酸酯二醇、异氟尔酮二异氰酸酯为原料,添加不同用量的聚磷酸铵(APP),制备了一系列阻燃水性聚氨酯。UL-94测试表明,随着APP添加量的增大,水性聚氨酯的阻燃性逐渐增大。锥形量热仪测试表明,随着APP含量从0%增加25%,水性聚氨酯的点燃时间由29 s延长到45 s,最大热释放速率(HRR)由413.2 k W/m2降低到314.3 k W/m2。热重测试表明,水性聚氨酯膜的热稳定性随着APP含量的增加而逐渐升高,当APP为25%时,热稳定性最好。力学性能测试表明,随着APP含量的增加,涂膜的拉伸强度及断裂伸长率逐渐下降。综合考虑以上因素,阻燃水性聚氨酯中聚磷酸铵的适宜用量为20%。     

糠醇树脂基聚氨酯硬泡的阻燃性能研究

在聚氨酯(PU)硬泡合成中引入成炭剂糠醇树脂(FR)、膨胀型阻燃剂多聚磷酸铵(APP),制备了阻燃PU硬泡。用热重分析、扫描电子显微镜等方法对材料进行了表征,用氧指数法、锥形量热仪分别分析了材料的阻燃性能。结果显示,适量糠醇树脂的引入可降低PU硬泡的最大热释放速率(PHRR)。PU/FR/APP质量比55/20/25的PU硬泡的氧指数达31.8%,PHRR为75.4k W/m2,比纯聚氨酯硬泡的PHRR(119.5 k W/m2)下降了36.9%,最大烟释放速率(PSRR)下降62.1%。PU硬泡燃烧后残炭率较高,成炭致密。     

类水滑石协效阻燃聚氨酯硬泡的研究

采用氧化镁烟气脱硫固废制备了类水滑石(HTLcs)。通过氧指数仪、锥形量热仪研究了类水滑石对聚氨酯硬泡(RPUF)/聚磷酸铵(APP)阻燃体系的阻燃和抑烟性能的影响。研究表明,当聚磷酸铵用量为40%、HTLcs用量为10%时,聚氨酯硬泡的极限氧指数(LOI)达到了34.2%,其最大热释放速率(PHRR)由RPUF的140 k W/m~2降低到85 k W/m~2,减幅达39.3%,且最大烟释放速率(PSRR)低于0.25 m~2/s。类水滑石与APP具备一定的协效阻燃和抑烟性能。     

聚磷酸铵/三嗪成炭剂/碳纳米管复配体系对聚丙烯阻燃性的影响

以三聚氯氰和4,4’-二氨基二苯砜为原料制备了新型的三嗪类成炭剂(CA-DDS),并将与聚磷酸铵(APP)复配后用于阻燃聚丙烯(PP)。研究了不同配比的APP/CA-DDS阻燃体系对PP热稳定性和阻燃性能的影响,并进而对比了少量碳纳米管的引入对APP/CA-DDS阻燃体系的提高作用。结果表明:所合成的三嗪类成炭剂CA-DDS具有良好的热稳定性和成炭性能,与APP复配使用可以促进PP成炭,有效地提高PP的阻燃性能,热释放速率峰值由1 046 kW/m2降低至660 kW/m2。在APP/CA-DDS总质量分数为25%,二者质量配比为2∶1的基础上添加质量分数1%的碳纳米管后,可进一步提高PP的阻燃性能,热释放速率峰值降低至352 kW/m2。     

新型成炭剂的合成及其在阻燃聚丙烯材料中的应用研究

以水为溶剂,合成一种聚-2-胺基-4,6-哌嗪基-1,3,5三嗪的新型成炭剂,并对该成炭剂的红外和热稳定性进行测试。通过该新型成炭剂与聚磷酸铵制备膨胀阻燃剂(IFR),探究IFR对聚丙烯(PP)的氧指数、垂直燃烧、热降解行为、燃烧行为、炭层形貌的影响。结果表明:当新型成炭剂与聚磷酸铵质量比为1∶4,IFR-4使PP的阻燃性能最佳。当IFR-4的添加量为25%,PP/25%IFR-4的氧指数达到29.4%,1.6 mm垂直燃烧通过V-0级。新型成炭剂的热稳定性高,起始分解温度达到285.6℃,800℃残炭率达到32.8%。PP/IFR-4最大热失重峰对应的温度是481.6℃,800℃残炭率7.6%,热分解速率降低。加入IFR-4阻燃剂,复合材料的最大热释放速率为435 k W/m2,总热释放量为3 827.3 MJ/m2。IFR-4的加入使PP材料形成致密的炭层。因此,IFR-4提高PP的热稳定性,PP表面形成的炭层,隔热隔氧,起阻燃作用,并且降低热释放速率和总热释放量。     

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。     

含磷硅高分子阻燃剂与聚磷酸铵对EVA的协效阻燃作用

研究了聚酯型磷-硅无卤阻燃剂(EMPZR)与聚磷酸铵(APP)对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)阻燃及力学性能的影响。结果表明,添加为40 %（质量分数,下同）的由EMPZR和APP所组成的复合阻燃剂得到的阻燃EVA材料,其极限氧指数达到28.6 %,垂直燃烧测试达到V-0级,拉伸强度为6.4 MPa,断裂伸长率达592 %。热失重分析测试表明,阻燃EVA材料的热失重速率较纯EVA有明显下降;成炭率显著提高,阻燃EVA在800 ℃时残炭量为15 % ,纯EVA仅为0.2 %。通过扫描电子显微镜对残炭形貌进行表征,以及对氧指数测试前后的阻燃EVA材料的红外图谱分析,表明EMPZR与APP在EVA中具有协效阻燃作用。     

无卤阻燃硅橡胶材料性能研究

考察了无卤阻燃剂氢氧化铝(ATH)、聚磷酸铵(APP)、金属氧化物三氧化二铁(Fe2O3)对甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)阻燃性能及拉伸性能的影响。结果表明:硅橡胶中添加30份ATH后,材料氧指数达到32%;在ATH/MVQ(30/100)体系中添加45份APP,即APP/ATH用量比为3:2时,材料的氧指数达到38%,阻燃改性效果最佳;在此基础上添加不同用量的Fe2O3后,材料的氧指数均低于未添加Fe2O3的材料,Fe2O3对ATH/APP复配体系无明显协同阻燃作用。     

APP/ADP体系阻燃木塑复合材料研究

选用聚磷酸铵(APP)与二乙基次膦酸铝(ADP)复配用于木塑复合材料(WPC)的阻燃并研究了材料的阻燃性能。结果表明,纯WPC的氧指数(LOI)值为23.5%,当单独添加19%(wt)的APP时,材料通过了垂直燃烧测试UL-94 V-0级,LOI值为28.9%。当APP与ADP以质量比为6∶1复配,阻燃剂总添加量仅为15%(wt)时,材料通过了UL-94 V-0级,LOI值达到了28.7%,表明ADP/APP体系对WPC具有很好的协同阻燃效应。力学性能测试表明,APP/ADP体系的加入对材料的力学性能影响较小。热重分析测试表明,APP/ADP体系促进了材料的初期热降解,但提高了材料的成炭性能。锥形量热测试及扫描电镜对残炭的测试表明,APP/ADP体系的加入使得材料在燃烧过程中形成了膨胀、连续的炭层,很好地抑制了材料的燃烧,使得材料的热释放速率、总热释放量显著降低。     

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。     

膨胀阻燃EVA的阻燃性能及机理研究

研究了由三嗪类齐聚物碳源(CA)和聚磷酸铵(APP)以质量比为1∶3复配组成的膨胀型阻燃剂(IFR)在乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的阻燃作用,采用了氧指数、垂直燃烧和锥形量热法研究了IFR不同添加量对EVA阻燃效果的影响,并通过理论-实际热重分析、成炭分析等手段对IFR的阻燃机理进行分析推测。发现IFR对EVA有着良好的阻燃效果,当IFR总添加量为40%时,材料氧指数为43%,垂直燃烧可达到UL94 V-0级,热释放峰值(PHRR)由纯EVA的517 kW/m~2降低至83 kW/m~2,烟释放峰值(PSPR)由纯EVA的0.059 m~2/s降低为0.013m~2/s,平均质量损失速率(AMLR)相比纯EVA的0.048 g/s降低至0.011 g/s。通过对IFR的阻燃机理分析推测知,CA和APP在燃烧过程中相互反应生成了更加耐高温的结构,该结构在NH3的吹胀作用下形成膨胀炭层,膨胀炭层具有良好的隔热隔氧效果,从而使材料具有优良的阻燃性能。     

CFA/APP协同阻燃动态硫化热塑性弹性体的制备及其性能

将新型无羟基低聚三嗪衍生物(CFA)作为成炭剂与聚磷酸铵(APP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR),并研究了不同含量和比例的IFR对动态硫化热塑性弹性体(TPV)阻燃性能、热稳定性能、流变性能和力学性能的影响。结果表明:IFR对TPV有良好的阻燃作用,当IFR(CFA与APP质量比1∶3)质量分数为40%时,TPV/IFR复合材料具有最佳的阻燃性能,极限氧指数为26.4%,且垂直燃烧测试等级为V-0级;TPV/IFR复合材料的热释放速率峰值与总热释放量均大幅降低;IFR能促使TPV/IFR复合材料形成更多的残炭,积分程序分解温度和表观活化能明显增加,材料的热稳定性显著提高;TPV/IFR复合材料虽然加工性能略有降低,但具有优异的力学性能,能满足加工使用要求。     

聚磷酸铵阻燃塑木复合材料的研究

以Ⅱ型聚磷酸铵为阻燃剂制备了阻燃塑木复合材料并通过水平燃烧、成炭量等评价了材料的综合性能。研究表明,APP的添加有效改善了塑木复合材料的水平燃烧性能,使材料的水平燃烧时间增加,水平燃烧速率下降。当APP的添加量为20％时,材料水平燃烧未烧至25mm处。塑木复合材料的成炭量较未添加时的23．7％,提高了一倍,氧指数提高T29％,表现出良好的阻燃性能。随着APP添加量的增加材料的拉伸强度和冲击强度有所下降,弯曲强度、弯曲模量则增加。     

膨胀型阻燃剂APP/MPR/PEPA的制备及其在ABS中的应用

用氧代-4-羟甲基-2,6,7-三氧杂-1-磷杂双环[2,2,2]辛烷(PEPA)作为成炭剂,用三聚氰胺酚醛树脂(MPR)作为气源和聚磷酸铵(APP)按一定比例复配成膨胀型阻燃剂(IFR),用于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的阻燃研究。研究IFR的比例和含量对ABS燃烧性能的影响。阻燃实验结果表明,APP/MPR/PEPA质量比按2/1/2和3/3/4比例复配阻燃效果最佳,添加量为30%时,阻燃复合材料燃烧等级达到V-0,氧指数分别为29.4%和29%;热重分析和扫描电镜结果表明,阻燃复合材料热稳定性能较纯ABS有所降低,微观炭层更加致密无孔洞。     

蜜胺-环氧树脂双层包覆聚磷酸铵及其阻燃PP的研究

针对聚磷酸铵(APP)耐水性不足、与聚丙烯(PP)等高分子材料相容性差等问题，采用甲醛-三聚氰胺(蜜胺树脂)和环氧树脂双层包覆了APP(EM-APP)，采用红外、扫描电镜、热重分析、溶解度测试等方式表征了包覆效果；采用水平垂直燃烧、氧指数仪和锥形量热仪、热重-红外联用等设备考察了包覆APP用于阻燃PP的效果，探讨了阻燃机理。结果表明：包覆操作不但有效提高了APP的耐水性，且将具有成炭功能的包覆层引入到APP表面；EM-APP相较APP，800℃时残炭量提高14.2%，在聚丙烯中加入同样质量份时，前者具有更高的阻燃效率，热释放速率、总热释放量、烟释放速率和总烟释放量都明显降低；包覆改善了APP与PP的相容性；燃烧过程中包覆层起到了协同成炭的作用。     

蜜胺-环氧树脂双层包覆聚磷酸铵及其阻燃PP的研究

针对聚磷酸铵(APP)耐水性不足、与聚丙烯(PP)等高分子材料相容性差等问题,采用甲醛-三聚氰胺(蜜胺树脂)和环氧树脂双层包覆了APP(EM-APP),采用红外、扫描电镜、热重分析、溶解度测试等方式表征了包覆效果;采用水平垂直燃烧、氧指数仪和锥形量热仪、热重-红外联用等设备考察了包覆APP用于阻燃PP的效果,探讨了阻燃机理。结果表明:包覆操作不但有效提高了APP的耐水性,且将具有成炭功能的包覆层引入到APP表面;EM-APP相较APP,800℃时残炭量提高14.2%,在聚丙烯中加入同样质量份时,前者具有更高的阻燃效率,热释放速率、总热释放量、烟释放速率和总烟释放量都明显降低;包覆改善了APP与PP的相容性;燃烧过程中包覆层起到了协同成炭的作用。     

CMSs对新型聚丙烯膨胀阻燃体系性能的影响

为了进一步提高聚丙烯(PP)膨胀阻燃体系的阻燃性能,将碳微球(CMSs)添加至膨胀型阻燃聚丙烯(壳聚糖/聚磷酸铵/聚丙烯(CS/APP/PP))体系中,经熔融共混的方法制备出CMSs/CS/APP/PP复合材料。采用数显氧指数仪(LOI)、锥形量热仪(CONE)、电子万能试验机(EUT)等仪器对复合材料进行了测试,同时考察了CMSs对聚丙烯膨胀阻燃体系(CS/APP/PP)阻燃性能的影响。结果表明,CMSs的加入可提高材料的阻燃性;在CMSs添加量为3%时,复合材料的极限氧指数达到31.5%,较CS/APP/PP体系提高了18.9%;热释放速率峰值(PHRR)、平均热释放速率(MHRR)、平均有效燃烧热(MEHC)、总热释放量(THR)均明显降低,成炭率显著提高,炭层更加致密,火灾性能指数(FPI)达到最大,为0.089 3 m~2·s/kW,较CS/APP/PP体系提高了1倍多,材料的阻燃性大幅度提升。同时CMSs的加入显著提高了复合材料的抑烟性,使复合材料的总烟释放量(TSR)、CO和CO_2的排放均明显降低;且复合材料的火灾蔓延指数(FGI)显著减小,为1.16 kW/(m~2·s),较CS/APP/PP体系降低了29.9%,火灾危险性明显降低。     

聚磷酸铵/离子液体复配环氧树脂阻燃剂研究北大核心CSCD

为优化聚磷酸铵(APP)的阻燃效率,提高环氧树脂材料的阻燃性能,选取离子液体1-丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯([Bmim][DBP])为增效剂制备复配型阻燃剂。采用热重分析研究了复配型阻燃剂及其改性的环氧复合材料的热解性能,采用极限氧指数和水平垂直燃烧试验考察了复合材料的阻燃性能。结果表明,[Bmim][DBP]添加质量分数为10%时,APP的热稳定性降低,但残炭率提高,适量的[Bmim][DBP]提高了APP的阻燃效率。复配型阻燃剂添加质量分数10%的环氧复合材料的极限氧指数达到30.0以上,复合材料的热稳定性降低,但成炭性能提高,表明APP与[Bmim][DBP]之间存在协同作用。     

磷-硅阻燃剂在膨胀型阻燃聚丙烯中的应用研究在

采用一种新型含磷硅高分子阻燃剂(EMPZR)与聚磷酸铵(APP)、多聚磷酸密胺(MPP）复配成膨胀型阻燃剂(IFR),并对聚丙烯(PP)进行阻燃。当APP/MPP/EMPZR质量比为15/10/15时,所制得的复合材料的氧指数达到33.0 %,垂直燃烧达到UL 94 V 0级;与纯PP相比,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度都没有下降;热失重分析表明,阻燃PP材料在600 ℃时的残炭量为21.14 %,成炭率显著提高;扫描电镜对残炭形貌的表征以及氧指数测试前后阻燃PP材料的红外图谱分析证实了EMPZR与APP、MPP在PP中有良好的协效阻燃作用。     

次磷酸铝/聚磷酸铵阻燃聚氨酯泡沫塑料的性能研究

以次磷酸铝(ALHP)和聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,采用一步发泡法制备了阻燃聚氨酯泡沫塑料(PUF)。研究了ALHP和APP单独及复配使用对PUF极限氧指数(LOI)的影响,以及ALHP/APP复配阻燃剂对PUF热稳定性能、拉伸强度、成炭性能和残炭形貌的影响。结果表明:当阻燃剂总添加量为25%,ALHP和APP的质量比为5:1时,LOI达到了28%。拉伸测试结果表明:ALHP/APP的加入显著地提高了PUF的拉伸强度。TGA分析结果表明:阻燃剂ALHP/APP的加入使PUF提前脱水成炭,增加了PUF在高温下的热稳定性能与成炭性能。SEM观察结果表明:ALHP/APP的加入使得PUF表面形成了致密的膨胀炭层,有效地发挥了隔热、隔氧的作用,从而提升了PUF的阻燃性能。