三聚氰胺聚磷酸盐/次磷酸铝对高密度纤维板阻燃和力学性能的影响

本工作采用人造板热压工艺技术,将三聚氰胺聚磷酸盐( MPP)和次磷酸铝( AHP)作为阻燃剂引入高密度纤维板( HDF)中,制备MPP/AHP-HDF复合材料.采用弯曲强度、冲击强度、极限氧指数(LOI)、锥形量热仪等来评价阻燃剂对复合材料性能的影响.研究结果表明:随着阻燃剂添加量的增加,复合材料的弯曲强度、冲击强度明显下降,通过复合材料断面形貌可以看出阻燃剂与基体间界面粘接较差,界面应力传递效率低,故而阻燃剂的引入导致复合材料力学性能下降.随着阻燃剂添加量的增加,复合材料的LOI逐步增大,当阻燃剂添加量达到15%时,复合材料的LOI达到40% ,而热释放速率峰值和总的热释放量呈下降趋势,这是因为MPP和AHP在燃烧过程中可以有效促进裂解产物成炭,而且MPP还产生很多不燃气体,进而稀释了可燃性气体的浓度,从而提高复合材料的阻燃性能.     

三聚氰胺聚磷酸盐/笼状季戊四醇磷酸酯协效阻燃聚丙烯/稻壳复合材料的研究

利用三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)的阻燃协效作用,复配成膨胀型阻燃剂(IFR)对聚丙烯(PP)/稻壳(RH)复合材料进行阻燃。研究了MPP与PEPA复配比例对PP/RH复合材料阻燃性能的影响。采用垂直燃烧(UL-94)和极限氧指数(LOI)研究了阻燃PP/RH复合材料的阻燃性能,采用热重分析研究阻燃PP/RH复合材料的热分解过程,采用扫描电镜(SEM)观察阻燃PP/RH复合材料燃烧后炭层的形貌。结果表明:当MPP/PEPA总用量为20%(wt%,质量分数),PEPA和MPP的质量分数比为1∶4时,阻燃PP/RH复合材料的LOI值为29.7%,垂直燃烧UL-94通过V-0级,PP/RH复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别增加了42.3%和53.6%。热重结果表明:MPP/PEPA复配能够延缓PP/RH体系中PP的分解,并提高了材料的成炭性,使PP/RH复合材料800℃下的残炭率由16.3%提高到了30.3%,残炭率升高了14.0%。通过SEM观察得到:两者复配使PP/RH复合材料燃烧后形成了致密均匀的多孔炭层,从而提高了PP/RH复合材料的阻燃性能。     

无卤阻燃增韧尼龙612/EOPE-g-MA/MPP复合材料的制备

以马来酸酐功能化的乙烯-α-烯烃共聚物(EOPE-g-MA)为弹性体,三聚氰胺多聚磷酸盐(MPP)为阻燃剂在双螺杆挤出机中制备了无卤阻燃增韧尼龙612/EOPE-g-MA/MPP复合材料。测定了该复合材料的极限氧指数(LOI)。实验结果表明,当EOPE-g-MA、MPP的质量分数分别为15%和20%时,复合材料的LOI为31%,垂直燃烧通过UL94V-0级,缺口冲击强度是纯尼龙612的4.6倍,实现了在不使用卤元素阻燃剂并且保证该复合材料力学性能的前提下,大幅度提高该材料阻燃性能的要求。     

三聚氰胺聚磷酸盐对竹纤维/聚丙烯复合材料力学及阻燃性能的影响

采用三聚氰胺聚磷酸盐（MPP）作为阻燃剂,加入到竹纤维/聚丙烯（BF/PP）复合毡中,制备MPP-BF/PP复合材料。采用力学测试和SEM研究MPP对MPP-BF/PP复合材料力学性能和微观形貌的影响;采用极限氧指数（LOI）、热失重（TG）和吸水率为指标研究MPP对MPP-BF/PP复合材料阻燃性、热稳定性和耐水性的影响。测试表明:MPP的质量分数小于30wt%时,MPP-BF/PP复合材料弯曲强度和冲击强度随MPP质量分数的增加先增大后减小,当MPP质量分数达到5wt%时,MPP-BF/PP复合材料呈现出最佳的弯曲强度和冲击强度;MPP在MPP-BF/PP复合材料内部均匀分布,而随着MPP质量分数的增加,MPP-BF/PP复合材料断裂面的粗糙度明显提高,即MPP与PP界面相容性变差,使其力学性能降低。LOI测试结果表明,MPP可以有效提高MPP-BF/PP复合材料的阻燃性能,当MPP质量分数为30wt%时,MPP-BF/PP复合材料LOI达到24.3%。热失重测试表明,MPP的加入可提高MPP-BF/PP复合材料的热分解温度,促进其残炭率明显增大,有利于提高MPP-BF/PP复合材料阻燃性能。耐水性能测试结果表明,MPP质量分数小于20wt%时,MPP对MPP-BF/PP复合材料的耐水性能没有明显影响。采用模糊综合评价法分析表明,MPP质量分数为10wt%时,MPP-BF/PP复合材料性能最优。      

三聚氰胺聚磷酸盐/次磷酸铝阻燃高密度聚乙烯/木粉复合材料的制备与性能研究

采用三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和次磷酸铝(PAH)为阻燃剂,马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)为相容剂,通过熔融共混,制备阻燃木粉(WF)-高密度聚乙烯(HDPE)复合材料(HDPE/WF)。探索了三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)与次磷酸铝(PAH)组成的二元体系中MPP与PAH的最佳质量比,采用极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)研究了阻燃HDPE/WF的阻燃性能,采用热重分析(TGA)研究了阻燃HDPE/WF的热分解过程,用扫描电镜(SEM)观察了阻燃HDPE/WF燃烧炭层的形貌。结果表明:当MPP和PAH的质量比为3∶2时,阻燃HDPE/WF的阻燃效果达到最好,LOI值为29.6%,垂直燃烧UL-94通过V-0级。TGA研究表明:MPP/PAH阻燃体系对HDPE/WF的热起始分解温度没有太大影响,但却提高了材料在高温时的热稳定性,同时提高材料的成炭性能。通过SEM观察得到:炭层密度增加,有效阻止了氧气入到材料的内部并降低了导热性,也使得内部可燃性气体无法逸出,从而提高材料的阻燃性。     

无卤阻燃高抗冲聚苯乙烯及其增韧研究

以可膨胀石墨(EG)和微胶囊红磷(MRP)为无卤阻燃剂对高抗冲聚苯乙烯(HIPS)进行阻燃改性,通过熔融共混法制备了一系列不同组成的HIPS/EG/MRP复合材料。采用氧指数、水平燃烧和垂直燃烧方法研究了复合材料的阻燃性能,研究表明,在阻燃剂用量相同时,与单独加入EG和MRP相比,同时加入EG和MRP所制备的HIPS复合材料的阻燃性能更好,当HIPS/EG/MRP的质量比为70/20/10时,HIPS复合材料的阻燃性能最佳,氧指数可达27.4%,水平燃烧性能和垂直燃烧性能分别达到FH-1级和FV-0级。在最佳阻燃剂配比下,研究了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)对HIPS复合材料的阻燃性能和力学性能的影响,结果表明,SBS的加入能够有效的改善HIPS复合材料的力学性能,且几乎不影响其阻燃性能。     

硼酸锌对MPP/PEPA阻燃PP性能的影响

采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配阻燃剂,制备了具有良好阻燃性能的无卤阻燃PP。研究了MPP/PEPA质量比和硼酸锌(ZB)用量对PP阻燃和力学性能的影响。结果表明:MPP/PEPA质量比为3∶2时,复配效果最好;添加少量的ZB即可显著提高材料的阻燃性能;当MPP/PEPA/ZB添加量分别为12%、8%和2%时,阻燃PP的氧指数高达35%,并具有较好的力学性能。TGA结果表明:添加ZB可以起催化MPP/PEPA酯化,促进成炭的作用;SEM分析表明,ZB可以起到稳定炭层,增加炭层厚度的作用。     

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。     

磷氮水性聚氨酯胶粘剂阻燃性能研究

研究三聚氰胺(ME)、磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP)和三聚氰胺焦磷酸盐(MPP)3种阻燃剂通过单独添加、两两复配添加和3种共同添加对制得的新型水性阻燃聚氨酯(WPU)胶粘剂的阻燃性能及力学性能的影响,进行了阻燃和力学性能测试。实验结果表明:3种阻燃剂复配制得的新型水性阻燃WPU胶粘剂性能最佳,ME、TCPP和MPP添加量分别为15%(wt,质量分数,下同)、15%、25%制得的新型水性阻燃WPU胶粘剂的续燃时间为0s、阴燃时间为0s、断裂伸长率为15.1%、拉伸强度为13.7MPa。     

TiO_2对PP/MPP/PEPA膨胀阻燃体系的协同作用

以TiO2为阻燃协效剂,采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配阻燃剂,制备了具有良好阻燃性能的无卤阻燃聚丙烯(PP)。研究了TiO2用量对PP阻燃性能和协效作用的影响。结果表明:添加少量的TiO2即可显著提高PP的阻燃性能;当MPP/PEPA/TiO2添加量分别为12%、8%和1%时,阻燃PP的氧指数高达31.5。TGA和FTIR分析及SEM和体式显微镜观测结果表明:添加TiO2可以催化MPP/PEPA间的酯化反应,促进体系成炭,形成更致密的炭层,从而提高材料的阻燃性能。     

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。     

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。     

微胶囊红磷和聚苯醚对高抗冲聚苯乙烯的协同阻燃作用

利用微胶囊红磷(MRP)和聚苯醚(PPO)来提高高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的阻燃性能, 通过熔融共混法制备了一系列不同组成的MRP-PPO/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。研究表明, 阻燃剂用量相同时, 在HIPS基体中同时加入MRP和PPO得到的复合材料比单独加入MRP或PPO得到的复合材料具有更好的阻燃性能。当MRP-PPO/HIPS的质量比为10:20:70时, 复合材料的氧指数为23.9%, 水平燃烧级别达到FH-1级, 垂直燃烧级别达到FV-0级, 阻燃性能达到最佳。MRP用量过多时, 复合材料的阻燃性能下降。研究认为, PPO和MRP对HIPS具有较强的协同阻燃作用。两者以适当比例并用时能够使复合材料在燃烧时的热释放速率和燃烧热大幅度减小, 降低了气相燃烧区的温度, 起到气相阻燃作用。同时, 复合材料在热分解和燃烧时能够生成连续和致密的炭层, 抑制了燃烧过程中的热量传递和物质交换, 起到凝聚相阻燃作用。因此, 复合材料的阻燃性能显著改善。     

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。     

有机蒙脱土协同含磷木质素基成炭剂阻燃聚乳酸

将自制含磷木质素基成炭剂（Lig-P）和聚磷酸铵（APP）复配用于制备阻燃聚乳酸（PLA）基复合材料,考察了协效阻燃剂有机蒙脱土（OMMT）对阻燃PLA性能的影响。采用极限氧指数（LOI）仪、垂直燃烧（UL-94）测试仪、锥形量热仪、热失重分析仪分别对Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的阻燃性能、热稳定性能和燃烧行为进行了研究。结果发现,OMMT与Lig-P-APP存在明显的协同阻燃作用,当OMMT替代3wt%的Lig-P-APP时,Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的LOI由27%增加至32%,UL-94等级由V1级提高至V0级;且Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的最大热降解速率有所降低,800℃的残炭量提高了将近50%;此外,OMMT的引入使PLA阻燃复合材料的热释放速率明显降低,热释放速率峰值（PHRR）、烟释放速率峰值（PSPR）及总烟释放量（TSR）分别降低了26.4%、60%及26.3%。OMMT可明显提高阻燃PLA炭层的致密度及石墨化程度。      

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。     

笼状季戊四醇磷酸酯-可膨胀石墨协同阻燃天然橡胶

以笼状季戊四醇磷酸酯（PEPA）和可膨胀石墨（EG）构成协同阻燃体系添加到天然橡胶（NR）中制备EG-PEPA/NR复合材料。通过极限氧指数（LOI）和垂直燃烧（UL-94）测试、热失重和锥形量热分析、拉伸测试及残炭的SEM观察和FTIR检测,考察了不同质量配比的PEPA和EG对EG-PEPA/NR复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,当PEPA与EG以33：7的质量比添加到NR中时,EG-PEPA/NR复合材料的阻燃性能和力学性能最好。EG-PEPA/NR复合材料的LOI达到28.1%,UL-94达到V-0级,600℃时残炭量从27.5%提高到33.6%,总热释放量和热释放速率峰值分别为96.2 MJ·m^-2和512.4 kW·m^-2,相比于纯NR分别降低了22.2%和40.3%,拉伸强度和断裂伸长率也分别达到13.8 MPa和368%。     

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。      

Facile synthesis of lanthanum hypophosphite and its application in glass-fiber reinforced polyamide 6 as a novel flame retardant

This work developed flame retarded glass fiber reinforced polyamide 6 (FR-GFPA) composites with excellent mechanical properties, thermal stability and flame retardancy using a novel flame retardant, lanthanum hypophosphite (LaHP). The flame-retarded properties of FR-GFPA composites were characterized by limiting oxygen index, Underwriters Laboratories 94 testing and cone calorimeter test. FR-GFPA composite with 20 wt% LaHP reached V-0 rating and a high LOI value (27.5 vol%). The mechanical performance analysis showed that both the storage modulus and tensile strength increased and then decreased with the increase of LaHP loading. For FR-GFPA composite with 15 wt% LaHP loading, the storage modulus was 164% higher than that of glass fiber reinforced polyamide 6 (GFPA). Thermogravimetric analysis (TGA) and char residue characterization showed that the addition of LaHP can promote the formation of compact physical char barrier, reduce the mass loss rate and thus improve the flame retardancy of FR-GFPA composites.