基于DOPO-OH和硅氧烷改性LDH的制备及其阻燃环氧树脂

为了使碳酸根型镁铝水滑石(LDH-CO_3~(2-))在环氧基体中均匀分散,同时提高其阻燃效果,首先合成了含磷酸10-羟基-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO-OH),然后利用LDH-CO_3~(2-)的性质,成功制备了通过DOPO-OH官能化和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)表面改性的LDH-CO_3~(2-)(LDH-P-Si),采用XRD、FTIR、UV-vis和TG表征了其结构。通过热固化分别制备了含LDH-P-Si和含聚磷酸铵/LDH-P-Si的环氧树脂,采用CCT和TG方法分析了树脂的燃烧性能和热稳定性。结果表明,DOPO-OH官能化和APTS表面改性提高LDH-CO_3~(2-)在高温阶段的热稳定性和成炭能力。LDH-P-Si降低了环氧树脂的燃烧强度,且具有抑烟效果。当加入5%LDH-P-Si时,使环氧树脂到达最大热释放速率的时间延迟了30 s,热释放速率峰值下降了245 k W/m~2,残炭率提高了2. 2%,总烟释放、总烟产量和平均比消光面积分别下降了214 m~2/m~2、1. 8 m~2、56 m~2/kg。LDH-P-Si与聚磷酸铵复配,进一步提高了其阻燃抑烟性能。LDH-P-Si和APP/LDH-P-Si提高了环氧基质在高温阶段时的热稳定性和成炭量。     

膨胀型双环笼状磷酸酯阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的研究

以作者自行合成的两种双环笼状磷酸酯Trimer和PEPA(其结构见正文 )为基的膨胀型阻燃剂阻燃乙烯 -醋酸乙烯共聚物 (EVA) ,测定了阻燃EVA的LOI和UL-94阻燃性能 ,并利用锥形量热仪 (CONE)测试了其释热速率 (HRR)、总释热量 (THR)、质量损失速率(MLR)、生烟量 (TSP)及有毒气体释放量等多种阻燃参数。阻燃EVA与纯EVA相比 ,HRR、THR及MLR分别降低约50%～70%、30%～40%及50%左右。     

氨基硅油对氢氧化镁及有机蒙脱土阻燃LLDPE的影响

用氢氧化镁(MH)和有机蒙脱土(OMMT)作为阻燃剂制备了阻燃线型低密度聚乙烯(LLDPE),研究了氨基硅油(ASO)对阻燃LLDPE力学性能及阻燃性能的影响。通过锥形量热仪(CONE)和热失重分析(TGA)对材料进行了表征。结果表明:ASO提高了阻燃性能和抑烟效果。当ASO用量为2%时,阻燃LLDPE的热释放速率峰值(pHRR)和平均热释放速率(mHRR)分别降低到169.6kW/m2和86.7kW/m2,比加入ASO前下降了20.5%和9.7%;烟产生速率峰值(pSPR)和总生烟量(TSP)分别降低到0.017m2/s和0.4m2。此外,ASO提高了材料的断裂伸长率和冲击强度。     

竹炭增强膨胀阻燃聚乳酸的制备及其热降解行为研究

将竹炭(BPC)与膨胀阻燃剂(IFR)复配得到协效增强膨胀阻燃体系(BPC/IFR)添加到聚乳酸(PLA)中,加工成阻燃改性PLA材料,并测试了材料的阻燃性能、热降解行为和燃烧行为。实验结果表明,PLA/10%IFR/5%BPC体系可通过UL 94V-0级测试,极限氧指数(LOI)值为31.6%。N_2气氛下,800℃时PLA/IFR/BPC体系残炭率增大了8.5%。锥形量热(CONE)实验结果表明,PLA/IFR/BPC的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)都明显降低,THR值由91.4 MJ/m~2降至60.1 MJ/m~2。     

赤泥基水滑石复配MPP对EVA阻燃性能的影响

以氧化铝工业生产过程中产生的废渣赤泥为原料,采用共沉淀法构筑Mg-Al-Fe三元水滑石(LDHs)。以LDHs为阻燃剂,将三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)作为协效剂,采用熔融共混的方法与乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)制得EVA/LDHs/MPP复合材料,研究了EVA/LDHs/MPP复合材料的燃烧特性和抑烟特性,并初步探讨了相应的阻燃及抑烟作用机理。结果表明:ELM3(EVA的质量分数为50%,LDHs的质量分数为45%,MPP的质量分数为5%)的极限氧指数最高,为27.9%;ELM4(EVA的质量分数为50%,LDHs的质量分数为43%,MPP的质量分数为7%)的热释放速率峰值、总热释放(THR)均最低,分别为232.8 kW/m~2,108.9 MJ/m~2,与EVA/LDHs相比,THR、烟密度均显著降低,表明MPP对LDHs表现出较好的协同阻燃及抑烟性能。     

干法合成POSS基环交联聚磷腈阻燃环氧树脂实验研究

以六氯环三磷腈和八对氨基苯基-POSS为反应原料,干法制备POSS基环交联聚磷腈阻燃剂POSS@HCCP,用于阻燃环氧树脂(EP)。结果表明：当POSS@HCCP的添加量为6%,EP/POSS@HCCP的极限氧指数(LOI)达到30.9%,且UL-94通过V-0级,其热释放速率峰值(pHRR)、总热释放量(THR)、总烟气释放量(TSP)分别为477.1 kW/m²、69.5 MJ/m²和23.2 m²,相比纯EP,分别降低58.4%、21.4%和49.2%。将EP/POSS@HCCP在水中浸泡72 h后,LOI仍达到30.1%,且UL-94通过V-0级,表现良好的耐水性能。     

焦磷酸哌嗪协同次磷酸铝阻燃聚丙烯复合材料性能

为提高聚丙烯(PP)的阻燃性能,以焦磷酸哌嗪(PAPP)和次磷酸铝(AHP)为原料,通过熔融挤出的方式制备了不同质量比的PP复合材料,采用极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、热重分析(TG-DTG)、锥形量热(CONE)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对PP复合材料热稳定性及阻燃抑烟性能进行分析,研究PAPP和AHP不同配比对阻燃性能的影响。结果表明,PAPP和AHP膨胀阻燃剂的加入大幅提升了PP复合材料的阻燃抑烟性能,当PAPP和AHP质量比为4∶1,总添加量为25%时,PP复合材料LOI达到31.5%,通过UL94垂直燃烧V-0级,800℃残炭率为23.16%,说明PAPP和AHP两者发挥了较好的协同阻燃作用。此外,其热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP)都得到大幅降低,SEM结果表明阻燃成分在PP复合材料表面形成了连续、致密的膨胀炭层,提升了材料的阻燃和抑烟性能。     

用锥形量热法研究EVA/EG复合材料的阻燃性能

采用哈克转矩流变仪将阻燃剂可膨胀石墨(EG)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)树脂和其它助剂进行熔融混和均匀,制备阻燃EVA/EG复合材料,并通过锥形量热仪研究其阻燃性能。研究结果表明:经膨胀石墨阻燃的EVA/EG复合材料的热释放速率峰值(PHRR)、总热释放速率(THR)、烟发生速率(SPR)、总释烟速率(TSR)逐渐降低,火灾性能指数(FPI)、点燃时间(TTI)及燃烧残渣逐渐增加,表现出明显的阻燃性和抑烟性特点。阻燃EVA/EG复合材料燃烧时,其EG片层受热膨胀形成保护层,有效延缓了热、氧传递,降低了材料的热分解和扩散速率,促进了成炭,是阻燃性提高的关键因素。     

基于CONE试验方法的P-N阻燃环氧树脂复合材料燃烧性能研究

设计合成的新型磷氮系阻燃剂双酚A-双(5,5-二溴甲基-1,3-二氧杂己内磷酸酯)(FR)与聚磷酸铵(APP)配比为2:1时,利用锥形量热仪(CONE)测试其释热速率(HRR)、释热总量(THR)、质量损失速率(MLR)、生烟量(TSP)及有毒气体释放量等多种燃烧性能参数;实验结果表明,当复合材料中阻燃体系配比为13.3%FR:6.7%APP时,阻燃EP与纯EP相比HRR,THR,MLR及SEA等参数下降程度最大,P-N阻燃复合材料具有优良的成碳率、良好的阻燃效果和抑烟性能。     

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。     

二氧化铈修饰埃洛石纳米管颗粒对环氧树脂阻燃性能的研究

在环氧树脂(EP)体系中添加无磷环保添加剂并获得良好阻燃性能和热稳定性能。制备了一种具有协同阻燃效应的二氧化铈(CeO_2)修饰埃洛石纳米管(HNT)复合颗粒(HNT@CeO_2),相比于EP树脂体系,EP/HNT@CeO_2树脂体系的点燃时间(TTI)延迟了14 s,热释放速率峰值(PHRR)降低了38.7%,总热释放量(THR)降低了23.4%,展示出优异的阻燃性能,这主要源于CeO_2颗粒在燃烧过程中催化炭层生成以及捕获自由基的效应与HNT颗粒优异的耐热性能,二者协同阻碍炭层生成而提高环氧树脂体系优异的阻燃特性。     

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。     

HPCTP/MMT复配阻燃环氧树脂阻燃及力学性能研究

将六苯氧基环三磷腈(HPCTP)与蒙脱土(MMT)复配,并以之为阻燃剂制备了阻燃环氧树脂。采用锥形量热仪对阻燃环氧树脂进行了燃烧测试,并对热释放速率、烟释放速率等数据进行了分析。结果表明,两种阻燃剂具有较好的协同阻燃效果,其中当MMT用量为1份时,热释放速率峰值(pk-HRR)下降了39.2%。力学测试表明,HPCTP的引入可以提升环氧树脂的拉伸性能,而同时加入1份的MMT可使体系的拉伸性能达到最佳,添加过量的MMT则会导致体系力学性能下降。     

磷/镁/硅三元阻燃棉的制备及性能研究

采用浸轧法在棉织物表面构建了六偏磷酸钠(PSP)/氢氧化镁(MH)二元阻燃层,再通过物理吸附在纤维表面包覆隔热性良好的二氧化硅胶体颗粒,制备出PSP/MH/SiO_2三元阻燃棉,并对其阻燃机理进行了探讨。通过SEM和XRD对纤维形貌、结构进行了表征;采用TG、微型量热仪(MCC)、LOI、垂直燃烧测试(VFT)对阻燃织物的热稳定性能进行了分析。测试结果表明,构筑的PSP/MH/SiO_2三元阻燃棉织物表现出良好的自熄、阻燃性能,体系的LOI达到31%,其峰值热释放速率(PHRR)和总热释放量(THR)分别为52.541 kW/m~2和0.92 MJ/m2,残炭率达到40.1%。     

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。     

CONE法研究聚磷酸铵和硼酸对环氧树脂复合材料的阻燃作用

采用锥形量热法研究了聚磷酸铵(APP)、硼酸及由这两者组成的复配阻燃剂对环氧树脂(EP)复合材料燃烧性能的影响.结果表明:APP可使EP复合材料燃烧时的热释放量和烟释放量大大降低,到495s时累积热释放量为27.3MJ/m2,烟产生速率为2243m2/m2,与未阻燃EP复合材料相比分别下降了37%和49%,阻燃抑烟效果显著;硼酸推迟EP复合材料热解时间,延缓了烟尘和有毒气体的释放;APP与硼酸之间存在着协同阻燃作用,APP在燃烧前期催化EP成炭,硼酸降低燃烧后期的累积热释放量.     

用锥形量热仪研究无卤阻燃HDPE体系的燃烧性

在35kW／m^2热辐照条件下,利用锥形量热仪研究了膨胀型阻燃剂／Mg(OH)2阻燃高密度聚乙烯(HDPE)体系的燃烧性。结果表明：膨胀型阻燃剂／Mg(OH)2能明显降低HDPE的热释放速率、总热释放量、最大生烟速率及总烟释放量。与膨胀型阻燃剂单独使用相比,Mg(OH)2与膨胀型阻燃剂复合使用的阻燃效果明显,总烟释放量减少了38％,总热释放量减少了10％,达到了低发炯、高效阻燃的目的。     

氧化亚酮和三氧化钼对PVC阻燃和抑烟作用

用锥形量热仪（CONE）研究Cu2O/MoO3体系对PVC的阻燃和抑烟协同效应可以同时获得气相和凝聚相的综合信息。实验结果表明：Cu2O/MoO3对PVC的总热释放量（THR），表现出了一定的协同阻燃作用，其原因是Cu2O/MoO3改变了PVC的热解途径，协同降低了PVC炭骨架的热裂解速度，增加了残余炭的生成量。综合分析可知，Cu2O/MoO3对PVC的阻燃协同作用有现在凝聚相中，抑烟协同作用同时表现在凝聚相和气相中。     

有机/无机协同阻燃木塑复合材料的制备与性能研究

以低密度聚乙烯(LDPE)、桉木粉为原料,马来酸酐接枝低密度聚乙烯(LDPE-g-MAH)为共混增容剂,基于9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)制备的有机磷阻燃剂(D-bp)与无机阻燃剂三氧化二锑(Sb_2O_3),利用熔融共混法制备了有机/无机协同阻燃木塑复合材料(WPC),并通过锥形量热和热重分析(TGA)对其阻燃性能、热性能进行分析。结果表明,D-bp与Sb_2O_3具有良好的协同阻燃效果,当D-bp和Sb_2O_3母粒添加量分别为7.5%和5%时,WPC的峰值热释放速率(p-HRR)、总热释放量(THR)和有效燃烧热(EHC)为346.2 kW/m~2、94.8 MJ/m~2和24.6 MJ/kg,与未改性WPC相比分别降低了28.2%、28.3%和22.2%;失重5%的温度和残炭率为254.4℃和21.5%,分别提高了97.2℃和8.9个百分数。     

磷-氮-锡膨胀阻燃剂阻燃聚丙烯的性能研究

在三嗪成炭剂和聚磷酸铵复配基础上,添加少量羟基锡酸锌(ZHS)作为协效剂,复配成磷-氮-锡(P-N-Sn)膨胀阻燃剂,通过热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、UL94测试、锥形量热仪以及扫描电镜(SEM)等测试手段,研究不同质量分数的P-N-Sn体系对PP复合材料阻燃抑烟性能及炭层结构的影响。实验结果表明,三嗪成炭剂-聚磷酸铵(TCA-APP)质量分数为26%时,阻燃PP复合材料在800℃时的残炭率提高了8.54%,最大热失重速率(MMLR)降低了44%,LOI由纯PP的18.8%提升至27.2%,UL94垂直燃烧等级达到V-0级,峰值热释放速率(pHRR)由599.79 kW/m²降至277.40 kW/m²,热释放总量(THR)由141.23 MJ/m²降至133.68 MJ/m²;ZHS的加入提升了P-N-Sn体系的阻燃和抑烟性能,添加0.5%的ZHS,残炭率提升至13.15%,SEM显示材料表面形成了致密的炭层,LOI达到32%,同时抑烟性能也得到了体现,热释放速率和总热释放量进一步降低...