介孔分子筛MCM-41协效改性聚磷酸铵阻燃性研究

以分子筛MCM-41作为协效剂,采用聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)复配阻燃剂,用于聚丙烯(PP)的阻燃.研究添加分子筛MCM-41对PP阻燃性能、力学性能和热性能的影响.结果表明:添加少量分子筛MCM-41即可显著提高PP的阻燃性能;当分子筛的添加量为1%(质量分数)时,阻燃PP的氧指数为32.7,比纯PP提高了92.35%.TG、DMA和SEM观察结果表明:添加少量分子筛MCM-41可以催化APP/PER/MEL间的酯化反应,促进体系成炭,形成更紧密的炭层,从而提高材料的阻燃性能.     

Synthesis of Organic-Inorganic Hybrid Aluminum Hypophosphite Microspheres Flame Retardant and Its Flame Retardant Research on Thermoplastic Polyurethane

Aluminum hypophosphite microspheres(AHP) were synthesized by hydrothermal method using NaH2PO2·H2O and AlCl3·6H2O as raw materials, and then the AHP microspheres were polymerized by surface polymerization of micro-nanospheres with cyclic cross-linked poly(cyclotriphosphazene-co-4,4’-sulfonyldiphenol)(PZS). A new organic-inorganic poly(phosphonitrile)-modified aluminum hypophosphite microspheres(PZS-AHP) were synthesized by encapsulation and applied to flame retardant thermoplastic polyurethane(T...     

离子液体协效芳纶纤维阻燃热塑性聚氨酯

使用1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([EOOEMIm][PF_6])协效芳纶纤维(AF)阻燃热塑性聚氨酯(TPU),采取锥形量热仪(CCT)、热重分析(TGA)和热重-红外联用(TG-IR)等手段对阻燃TPU的燃烧性能及热解性能进行了测试研究。研究结果表明[EOOEMIm][PF_6]协效AF阻燃体系可以有效地提高TPU的热稳定性,AF和[EOOEMIm][PF_6]的添加量(质量分数)各为0.5%时效果最为明显,其中热释放速率峰值(PHRR)降低至253.2 kW·m~(-2),较纯TPU降低了67.22%,此外,烟参数也得到了明显改善;TGA结果显示,AF和[EOOEMIm][PF_6]的添加可以提高阻燃TPU的炭渣余量;TG-IR结果表明,[EOOEMIm][PF_6]协效AF阻燃体系可以降低TPU热解过程中CO_2、H_2O及挥发性有机物的释放量。这说明[EOOEMIm][PF_6]协效AF体系具有良好的阻燃效果和应用前景。     

氧化锌与膨胀型阻燃剂对聚丙烯的协效阻燃

采用磷酸、季戊四醇和三聚氰胺为原料合成了一种新型膨胀型阻燃剂(IFR)。并以IFR为阻燃剂,氧化锌(ZnO)为协效阻燃剂,聚丙烯(PP)为基体树脂制备了膨胀型阻燃PP复合材料,重点研究ZnO与IFR之间的协效阻燃作用。采用氧指数测定仪、UL-94测定仪和锥形量热仪等手段研究阻燃PP复合材料的燃烧性能,用动态傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究阻燃PP复合材料在不同温度下凝聚相的结构变化,初步揭示其热降解特性。实验结果表明:ZnO与IFR之间存在明显的协效阻燃效果;复合材料在240～330℃时,结构变化最剧烈;ZnO添加质量分数为1.6%时,炭层完整性最好,热释放速率峰值最低,降低幅度可达80%,UL-94为V-0级;ZnO添加质量分数为3.2%时,氧指数(LOI)最大为25.6%,UL-94为V-0级。     

膨胀型阻燃体系在沥青中协同阻燃作用的研究

采用氧指数测定(LOI)对道路阻燃沥青中膨胀型阻燃剂(IFR)、可膨胀石墨(EG)以及两者协同体系(IFR-EG)的阻燃效果进行了考察,同时采用扫描电镜(SEM)技术手段对阻燃机理进行了分析。结果表明,EG与IFR体系复配后有很好的协同阻燃效果,制得的阻燃沥青氧指数明显升高,热稳定性能增强,燃烧后形成膨胀多孔均质碳层。扫描电镜(SEM)结果表明,膨胀型阻燃体系在道路沥青中的协同阻燃机理在于凝聚相成炭,即能促进聚合物成碳,沥青表面膨胀率明显提高。     

葡萄糖酸磷酸三聚氰胺盐的合成及与APP协同阻燃研究

以葡萄糖酸钠,磷酸,三聚氰胺为原料,合成了具备良好阻燃性能的葡萄糖酸磷酸三聚氰胺盐（ATDPDP）,通过FTIR,MS对其结构进行了表征,研究了其与聚磷酸铵（APP）以等质量比混合对环氧树脂（EP）阻燃性能和力学性能等方面的影响。结果表明：ATDPDP/APP（1∶1）总量仅为10%时,其氧指数值（LOI）即可达到29.6%,垂直燃烧级别UL-94 V-0;TGA结果表明：质量分数同为10%的ATDPDP,APP,ATDPDP/APP环氧体系,ATDPDP/APP不仅具有更高的残炭量（28.3%）,而且能够提高EP的热稳定性;其氧指数测定后残炭表面扫描电镜图（SEM）显示致密、均匀的膨胀炭层;力学性能测试表明ATDPDP/APP对拉伸强度、弯曲强度和冲击强度的影响相对单独使用均减弱。     

可膨胀石墨在膨胀阻燃体系中协同阻燃作用的研究

采用氧指数(LOI)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)等技术手段对可膨胀石墨(EG)与膨胀型阻燃剂(IFR)协同阻燃线性低密度聚乙烯(LLDPE)体系进行了研究.结果表明,EG与IFR复配,体系氧指数明显提高,其热稳定性增强,热降解速率降低,残炭率提高,燃烧炭层连续致密,EG与IFR具有很好的协同阻燃作用.热分析及扫描电镜结果证明,EG与IFR的协同阻燃作用机理的关键在于凝聚相成炭.     

锥形量热法研究可膨胀石墨对微孔聚氨酯弹性体的阻燃作用

采用锥形量热法(CONE)研究可膨胀石墨(EG)的添加量对微孔聚氨酯弹性体(MPUE)阻燃性能的影响。结果表明:EG的加入可以显著降低MPUE材料燃烧时的热释放速率和生烟速率。在燃烧到200s时,热释放速率峰值为88.6kW·m~(-2),生烟速率为129.7m~2·s~(-1),与未阻燃的MPUE材料相比分别下降了67%和22%。抑制热量释放效果显著,抑烟效果较为明显。EG受热形成的致密碳层降低了热释放速率。     

基于粉煤灰阻燃热塑性聚氨酯弹性体的研究

以粉煤灰为阻燃剂,通过混炼的方法制备阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料,采用锥形量热仪和烟密度测试仪对复合材料的燃烧特性和生烟特性进行研究。锥形量热仪实验结果表明,粉煤灰能够使热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料的热释放速率、总热释放、炭渣质量、烟因子等参数均有显著降低。其中,含0.250%(质量分数,下同)粉煤灰TPU复合材料的炭渣质量分数为18.9%,比纯TPU的炭渣质量分数(7.1%)增加了接近1.67倍。此外,含2.000%粉煤灰的TPU复合材料,热释放速率峰值为572.9kW·m~(-2),比纯TPU的热释放速率峰值(1 137.7kW·m~(-2))降低了50%。烟密度试验结果表明,粉煤灰能够使TPU复合材料光通量、比光密度等参数降低。含0.250%粉煤灰TPU复合材料的光通量为13.0%,比纯TPU(2.36%)增加了4.5倍。     

三溴苯基缩水甘油醚对聚醚聚氨酯的阻燃改性

在碱催化剂作用下,含有环氧基的阻燃剂三溴苯基缩水甘油醚（TBPGE）可以对聚醚聚氨酯进行阻燃和羟基化等功能化改性。产物结构分析结果表明,诸如n—C4H9Li等非亲核性强碱作为催化剂时,TBPGE在聚氨酯的氨基甲酸酯N—H基部位发生开环烷基化反应,产物中引入了阻燃结构单元,并产生了新生仲羟基,适用于多异氰酸酯硫化体系制造高性能阻燃PU材料。     

改性木薯淀粉/橡胶复合材料的制备及表征

不同用量改性淀粉代替部分炭黑填充到丁苯橡胶(SBR)/顺丁橡胶(BR)中,研究改性淀粉对混炼胶硫化特性、硫化胶物理机械性能和动态力学性能的影响.结果表明:不同用量淀粉对SBR/BR混炼胶的硫化产生延迟作用;改变淀粉用量使SBR/BR硫化胶的拉伸性能有所下降,耐磨性降低;改性淀粉的填加使硫化胶的回弹性、动态生热性能显著提高.综合考虑以上性能,改性淀粉的最佳填加份数为8份.     

卤水与白云石制备阻燃剂型氢氧化镁的实验研究

白云石经煅烧、消化后与卤水沉淀反应,得到阻燃剂型氢氧化镁,采用X射线衍射(XRD)、热重差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)等对产物进行表征.研究反应温度、卤水浓度、加料速率等因素对氢氧化镁纯度的影响.结果表明:在反应温度为60℃、卤水浓度1.0 mol/L,加料速率3 mL/min,得到纯度98%以上的片状氢氧化镁产品,可用作添加型阻燃剂.     

磷酸酯与蒙脱土协效阻燃rPET／PC合金的研究

通过极限氧指数（LOI）、力学性能测试、热重分析（TGA）和扫描电镜（SEM）分析表征手段,研究了磷酸酯（PX-220）及其与蒙脱土（MMT）协效阻燃对rPET／PC合金材料的阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,单独添加15％PX-220后,阻燃材料的氧指数达到27％;将2％MMT与15％PX-220并用,阻燃合金材料的氧指数提高到29％,但力学性能下降明显。TG分析表明,PX-220与MMT共同作用使阻燃材料的起始分解温度比未加入阻燃剂rPET／PC合金材料的降低,在失重约20％后阻燃材料的热失重速率减小,最终残炭量增加。SEM显示炭层更加完整、致密地覆盖了整个燃烧表面。     

可瓷化聚氨酯泡沫复合材料的制备和阻燃性能

以白云母(mica)、聚磷酸铵(APP)和可膨胀石墨(EG)为阻燃剂,采用一步全水发泡法制备了可瓷化聚氨酯泡沫复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热失重分析仪和极限氧指数仪(LOI)对产物的显微结构、物相、热降解过程和阻燃性能进行了表征与分析。结果表明,mica/APP/EG复配体系能够使可瓷化聚氨酯泡沫复合材料高温烧蚀后的残留产物形成多孔陶瓷相结构,即成功制备出可瓷化聚氨酯泡沫复合材料,陶瓷层的主要成分为AlPO_4、KAl_3Si_3O_(11)和KAl5O8,当mica含量为泡沫总质量的20%,APP含量为8%,EG含量为2%时,PU/mica/APP/EG800℃时的残留率较聚氨酯(PU)提高了299%,表明复合材料不仅耐高温而且高温残留率高,PU/mica/APP/EG的LOI值高达34.5%,阻燃性能优异。     

硅胶低聚物阻燃热塑性聚氨酯弹性体的研究

为提高热塑性聚氨酯(TPU)的阻燃性能,以107硅树脂为阻燃剂,制备了系列阻燃热塑性聚氨酯复合材料。通过锥形量热仪(CCT)、烟密度仪和极限氧指数仪(LOI)等手段对复合材料的燃烧性能、生烟特性等进行研究。锥形量热仪实验结果表明,107硅树脂能够使TPU复合材料的热释放速率、总热释放、生烟速率等参数均有显著降低。其中,含0.2%107硅树脂的复合材料的热释放速率峰值为850kW·m-2,比纯TPU的热释放速率峰值(1 550kW·m-2)降低了45%。此外,107硅树脂还能够显著提高TPU复合材料炭渣质量。烟密度实验结果表明,TPU复合材料的光通量比纯TPU要降低很多。氧指数实验表明,107硅树脂不能明显提高TPU复合材料的氧指数。     

氧化石墨烯包覆空心玻璃微珠的制备及其协效APP阻燃TPU的研究

用氧化石墨烯(GO)对空心玻璃微珠(HGM)进行包覆制得了一种新型阻燃剂HGM@GO。并分别采用同等含量的聚磷酸铵(APP)、HGM协效APP、HGM@GO协效APP制得了阻燃热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料。通过锥形量热仪(CCT)、烟密度仪(SDT)及热重(TG)手段研究了其生热、生烟及热降解性能。CCT结果显示:HGM@GO协效APP阻燃TPU时能够显著降低复合材料的热释放速率(HRR)、总热释放(THR)等热参数及生烟速率(SPR)、总生烟量(TSR)等烟参数,显著提高材料的抑热及抑烟性能。SDT结果表明:无焰或有焰条件下,HGM@GO协效APP均能够显著提高复合材料的光通量,抑烟效果更明显。TG实验结果显示:同等含量阻燃剂条件下,HGM@GO协效APP阻燃TPU对提高材料的热稳定性能更有效。总之,从测试结果来看,HGM@GO协效APP阻燃TPU时,在提高材料的火灾安全性方面更突出,将有更好的应用前景。     

硅烷处理氢氧化镁阻燃EVA的流变性能

采用毛细管流变仪对硅烷处理氢氧化镁阻燃EVA(乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物)的流变性能进行了研究。讨论了剪切速率、剪切应力和温度等因素对共聚物熔体表观黏度的影响,研究了黏流活化能随剪切速率的变化规律。研究结果表明:在实验温度范围内(190～230℃),熔体的表观黏度随温度的升高而降低,随剪切速率和剪切应力的增大而减小;黏流活化能随剪切速率的增大而降低。其非牛顿指数n小于1,说明硅烷处理氢氧化镁阻燃EVA为假塑性流体。当剪切速率无限小时,由Spencer-Dillon公式外推得到阻燃EVA的零切黏度。     

硅／磷协同阻燃剂的制备及应用

以甲基三甲氧基硅烷（MS）为前驱体，高聚合度聚磷酸铵（APPⅡ）为载体，采用溶胶一凝胶工艺，制备硅／磷协同阻燃剂。通过电镜表征（SEM，TEM）发现该阻燃剂为硅／磷包覆结构，在详细讨论硅氧烷溶胶制备工艺的影响因素的基础上，将该阻燃剂与水性聚氨酯复合制成阻燃涂层剂，用于织物的阻燃涂层整理。结果表明，该阻燃剂相对APP而言，能赋予织物优异的阻燃、高强力及防“霜化”等效果。且随着硅／磷比增加，阻燃效果及织物强力和静水压均提高，并最终稳定；随着阻／胶比增加，阻燃效果提高，织物强力及静水压反而下降。     

基于次磷酸铝的低烟阻燃天然橡胶研究

天然橡胶的阻燃和抑烟是其用作轨道交通减振材料极其重要的安全性能指标。为了提高天然橡胶的火安全性,使用次磷酸铝协效氢氧化铝阻燃天然橡胶。锥形量热测试结果表明,在20份次磷酸铝和100份氢氧化铝的添加量下,两者的协同阻燃效果最佳,能使天然橡胶的最大热释放速率从515 kW/m²降低至169 kW/m²,总烟生成量从43 m²/m²降低到14 m²/m²,峰值热释放和总烟生成量的降幅均高达67%。力学性能测试结果表明,单独添加次磷酸铝会大幅恶化橡胶材料的力学性能,而次磷酸铝协同氢氧化铝使用仍使橡胶材料的力学性能保持在较高水平：拉伸强度大于15 MPa,永久压缩形变小于30%。因此,次磷酸铝与氢氧化铝复配使用不仅能起到协同阻燃天然橡胶的作用,还能维持其较高的力学性能。本文的研究成果为获得阻燃低烟的天然橡胶提供了一种新的技术策略。     

过渡金属氧化物对硬质聚氨酯泡沫阻燃和抑烟的影响

选用可膨胀石墨(EG)和聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,过渡金属氧化物(Cu₂O、Fe₂O₃、Ni₂O₃、Co₂O₃)为协效剂,APP、EG和过渡金属氧化物的质量比固定为15: 13: 2,总添加量为30 php,制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)。使用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和锥形量热(Cone)测试,研究不同种类的过渡金属氧化物对RPUF/APP/EG泡沫阻燃性能和烟气释放的影响。LOI和UL-94垂直燃烧结果表明,加入相同添加量(2 php)的过渡金属氧化物不同程度地改变了RPUF/APP/EG的阻燃性能,其中只有Cu₂O、APP和EG复配能进一步提高RPUF/APP/EG的LOI至25.5%,表现出协同阻燃效果,而其他过渡金属氧化物的加入都或多或少地降低了材料的LOI值。Cone测试结果表明,RPUF/15APP/13EG/2Cu₂O阻燃泡沫的总热释放量和烟气产生量与RPUF/15APP/15EG相比均得到明显降低,降幅分别为22%和20%。