膨胀型阻燃剂和有机蒙脱土协同阻燃聚丙烯的研究

采用熔融插层法制备了聚丙烯/膨胀型阻燃剂/有机蒙脱土（PP/IFR/OMMT）阻燃复合材料。探讨了OMMT对PP膨胀阻燃体系的影响,通过X射线衍射(XRD)、极限氧指数、热重分析(TG)、力学性能测试对阻燃复合材料的阻燃性、热稳定性及力学性能进行了研究。结果表明,PP高分子链插层进入OMMT层间,形成了插层型复合材料。OMMT与IFR具有明显的协同阻燃性。OMMT添加量为2份时,复合材料的极限氧指数达到31 %,较单独添加IFR时高出30 %;与纯PP相比,复合材料残炭率明显提高。随着OMMT含量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均呈现先上升后下降的趋势,当OMMT含量为3份、IFR含量为22份时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度达到最大值。     

纳米二氧化硅增强增韧膨胀型阻燃共聚聚丙烯性能的研究

研究了纳米二氧化硅(nano-SiO2)对含聚烯烃弹性体(POE)的共聚PP增强增韧阻燃复合材料的力学性能和阻燃性能的影响规律。结果表明,少量nano-SiO2即可提高聚丙烯/膨胀型阻燃剂/聚烯烃弹性体(PP/IFR/POE)复合材料的缺口冲击强度,并提高复合材料的拉伸强度与断裂伸长率。但是,当nano-SiO2含量超过2%后,复合材料的冲击强度有下降趋势。PP/IFR/POE/nano-SiO2复合材料的极限氧指数(LOI)值在nano-SiO2含量为2%时达到最大值。相比于未加入nano-SiO2的复合材料,添加了nano-SiO2的复合材料的热稳定性有明显提升。此外,PP/IFR/POE/nano-SiO2复合材料还具有较好的流动性。     

POE弹性体对聚丙烯纳米复合材料热性能和流变行为的影响

采用差示扫描量热法(DSC)、热失重法(TGA)以及流变仪等分析手段,对不同PP/OMMT/POE的热性能和流变行为进行分析,结果表明:OMMT的加入使样品的应力松弛时间有所延长,耐热分解性能得到提高;POE的加入使PP/OMMT/POE三元复合材料的应力松弛速率更慢、热分解温度更高,具有更高的结构稳定性和热稳定性。     

PA/POE/OMMT复合材料的制备及性能研究

分别以三种常用的尼龙(PA6,PA1010,PA11)为基体树脂,以乙烯–辛烯共聚物(POE)和有机改性蒙脱土(OMMT)为增韧增强改性剂,采用熔融共混方法制备了PA/POE/OMMT复合材料,并研究了复合材料的力学性能。结果表明,当OMMT的添加量为3%时,三种复合材料(PA6/POE/OMMT,PA1010/POE/OMMT,PA11/POE/OMMT)的综合力学性能最佳,复合材料的冲击强度达到56.14,53.15,59.09 kJ/m2,分别为纯PA树脂的10.3,6.5,6.0倍。     

白炭黑改性膨胀阻燃剂对PP/POE燃烧及力学性能的影响

采用白炭(黑SiO2)作为协效阻燃剂,与膨胀阻燃(剂IFR)复配阻燃聚丙烯/乙烯-辛烯共聚物(PP/POE)复合材料,观察其用量对复合体系燃烧及力学性能的影响。结果表明:当SiO2/IFR/PP/POE为1/9/3.3/20时,体系的阻燃效果较好,垂直燃烧实验达到了UL 94 V-0级,拉伸强度提高很大,冲击强度略微降低,体系的综合性能最佳。     

OMMT对LGFPP/IFR阻燃性能、燃烧性能及力学性能的影响

采用熔融共混技术制备了长玻璃纤维增强聚丙烯/膨胀阻燃剂/有机蒙脱土(LGFPP/IFR/OMMT)复合材料。利用极限氧指数(LOI)、锥形量热仪(CONE)以及万能力学试验机,表征了LGFPP/IFR/OMMT复合材料的阻燃性能、燃烧性能以及力学性能。氧指数测试结果表明,OMMT使LGFPP/IFR体系的氧指数提高。当添加2%OMMT时,LGFPP/IFR/OMMT复合材料的氧指数提高至24.2%。锥形量热仪测试结果表明,LGFPP/IFR体系的热释放速率峰值(PHRR)、烟雾生产率(THR)及引燃时间(TTI)均由于添加OMMT而大幅度降低。力学性能测试结果表明,LGFPP/IFR体系的拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击强度因OMMT的添加,分别提高了8.15%、9.04%和24%,使LGFPP/IFR体系中由于IFR引起LGFPP力学性能降低的弊端得到了明显改善。     

聚丙烯/有机蒙脱土/滑石粉纳米复合材料的制备与性能研究

采用双螺杆挤出机直接熔混的工艺,以聚丙烯(PP)为基体树脂,以滑石粉(Talc)和经有机改性的蒙脱土(OMMT)为填料,以马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)为相容剂,分别制备了PP/OMMT和PP/OMMT/Talc纳米复合材料。结果表明,所得PP/OMMT复合材料为蒙脱土剥离或部分剥离的纳米复合材料;PP/OMMT/Talc复合材料的性能优于两种填料分别填充改性的PP材料,且分散及改性效果基本没有互相影响;与传统PP/Talc复合材料相比,制备的PP/OMMT/Talc纳米复合材料在各性能相近或更好的前提下,密度可以减少7%～10%。     

高性能HDPE/POE/OMMT/HDPE-g-MAH纳米复合材料的研究

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体树脂、聚烯烃弹性体(POE)为增韧剂、纳米有机蒙脱土(OMMT)为补强剂、马来酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH)为相容剂,采用熔融共混法制备了HDPE/POE/OMMT/HDPEg-MAH复合材料,并通过扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观结构进行了表征。结果表明:当HDPE/POE/OMMT/HDPE-g-MAH复合材料的共混比例为90/10/5/10,且相容剂中MAH的含量为3%时,复合材料具有最佳综合力学性能和良好的加工性能。     

少量增容剂对膨胀阻燃PP/POE共混复合体系性能的影响

为提高聚丙烯(PP)材料的热性能和力学性能,选用膨胀型阻燃剂(IFR)对PP/乙烯-辛烯共聚物(POE)共混体系进行阻燃改性,应用双螺杆共混挤出的方法制备了PP/POE/IFR共混复合体系,对共混复合体系的阻燃性能、力学性能、膨胀炭层以及微观相结构进行了研究。结果表明,少量增容剂马来酸酐接枝POE(POE-g-MAH)的加入使得IFR颗粒的分散更加均匀、分散粒径减小,同时颗粒与聚合物基体间的结合更加紧密,从而对共混复合体系的力学和阻燃性能都有明显的提高,特别是提高冲击强度。当PP/POE/IFR/POE-g-MAH配比为80/17/20/3时,共混复合体系的平均热释放速率、热释放速率峰值、比消光面积平均值、总烟释放量较未添加增容剂的共混复合体系(PP/POE/IFR配比为80/20/20)分别下降了22.4%,14.9%,29.2%,21.8%,冲击强度提高了69.6%。     

晶须与滑石粉填充改性聚丙烯材料的性能研究

以聚丙烯(PP)为基料,聚烯烃弹性体(POE)为增韧剂,滑石粉和碱式硫酸镁晶须为增强填料,制备了PP/POE/滑石粉复合材料和PP/POE/晶须复合材料,研究了滑石粉和晶须的含量对密度、弯曲模量、缺口冲击强度、收缩率和热变形温度的影响.结果 表明:pp/POE/晶须复合材料的弯曲模量和热变形温度均高于PP/POE/滑石...     

Flammability,thermal stability,and mechanical properties of ethylene-propylene-diene monomer/polypropylene composites filled with intumescent flame retardant and inorganic synergists

Three kinds of inorganic particles, zinc borate (ZB), organic montmorillonite (OMMT), and expanded graphite (EG) as synergistic flame retardants, are incorporated into ethylene-propylene-diene monomer/polypropylene (EPDM/PP) composites filled with intumescent flame retardants (IFR). The effect of three synergistic flame retardants on the combustion, thermal stability, and mechanical properties of the EPDM/PP/IFR composites are investigated by limiting oxygen index (LOI), UL-94 test, cone calorimeter test (CCT), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy, mechanical property testing, and dynamic mechanical analysis (DMA). The results from LOI, UL-94, and CCT show that the synergistic effect of IFR with ZB and EG is better than IFR with OMMT in the flame retardant EPDM/PP/IFR composites. The TGA results indicate that the thermal stability and char residues of the composites is improved with the addition of inorganic particles, which is attributed to the formation of dense char layers to isolate heat flow. DMA results including storage modulus (G'), loss modulus (G"), and loss factor (tan δ) suggest that the composites with inorganic particles exhibit more rubber-filler interaction, which limits the movement of the rubber chains.     

不同芳基磷酸酯与膨胀型阻燃剂复配阻燃PP的研究

采用间苯二酚双(二苯基)磷酸酯(RDP)、双酚A双(二苯基)磷酸酯(BDP)、磷酸三甲苯酯(TCP)和异丙苯基磷酸酯(IPP)作为阻燃协效剂与膨胀型阻燃剂(IFR)复配阻燃聚丙烯(PP)。研究了芳基磷酸酯的种类对PP/IFR复合材料阻燃性能、热稳定性能和力学性能的影响,并通过热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)等对材料进行了表征。结果表明:芳基磷酸酯对PP/IFR复合材料具有一定的协同阻燃作用。当芳基磷酸酯用量为5.0%时,PP/IFR/TCP、PP/IFR/IPP、PP/IFR/RDP和PP/IFR/BDP复合材料的氧指数(OI)由PP/IFR的28.5%分别提高到29.5%、30.0%、30.5%和29.5%,垂直燃烧级别由UL 94V-1级提升至UL 94V-0级;同时,RDP和BDP可提高PP/IFR复合材料的热稳定性能,500℃时的残余率分别高达15.4%和12.9%。此外,RDP和BDP的加入有利于IFR粒子的分散,从而改善了材料的力学性能。     

PP/LGF复合材料的膨胀性阻燃与协效阻燃性能

采用膨胀型阻燃剂(IFR)及协效剂海泡石(SP)对长玻璃纤维增强聚丙烯(PP/LGF)复合材料进行阻燃,通过双螺杆挤出机制备了PP/LGF母粒,IFR母粒和SP母粒,然后将这3种母粒通过注塑机制备了PP/LGF/IFR/SP复合材料,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试、锥形量热仪、热重分析、扫描电子显微镜、力学性能测试等表征PP/LGF各阻燃复合体系的性能。结果表明,当IFR质量分数为22%时,PP/LGF/IFR阻燃复合材料的LOI为28.8%,且垂直燃烧等级达到V–0级;锥形量热仪测试结果表明加入IFR及SP后阻燃复合体系的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;SP质量分数为1%,IFR质量分数为21%的PP/LGF/IFR/SP阻燃复合材料LOI为29.6%,垂直燃烧等级达到V–0级,热释放速率峰值和总热释放量得到有效降低,热稳定性最好,且燃烧时产生致密的炭层覆盖于玻璃纤维表面,同时加入1%SP后复合材料的力学性能下降幅度相对较小。     

钛酸酯偶联剂在膨胀型阻燃聚丙烯中的偶联作用

研究了钛酸酯偶联剂（TTOPP）对聚丙烯/膨胀型阻燃剂（PP/IFR）复合材料阻燃性能和力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜、偏光显微镜和X射线衍射研究了复合材料的微观形态和结晶行为。结果表明,加入TTOPP后,IFR在PP中的分散更加均匀,PP球晶的大小趋于一致,适量的TTOPP改善了IFR与PP间的相容性,促进了IFR对PP形成β晶的诱导作用。当PP/IFR/TTOPP为75/25/0.375时,复合材料的综合性能最佳,自熄时间降到24 s,拉伸强度和冲击强度比PP/IFR分别提高了14.0 %和12.0 %。     

有机-金属杂化化合物阻燃聚丙烯的研究

将有机-金属杂化三嗪化合物（SCTCFA-ZnO）与聚磷酸铵（APP）复配制备了膨胀型阻燃剂（IFR）,通过极限氧指数测试、垂直燃烧测试、锥形量热分析、热失重分析和扫描电子显微镜分析等表征方法研究了SCTCFA-ZnO/APP的协同作用对PP复合材料阻燃性能的影响。结果表明,APP与SCTCFA-ZnO复配可以有提高PP材料的阻燃性能,当IFR的添加量为25 %（质量分数,下同）,且APP/SCTCFA-ZnO的质量比为2/1时,复合材料的极限氧指数最高,达到31.1 %,达到UL 94 V-0级;IFR可提高复合体系的温热稳定性,阻燃复合材料燃烧后会形成一层致密、连续的炭层,从而起到良好的阻燃效果。     

OMMT对POE/Mg（OH）2复合材料性能的影响

通过熔融共混法制备了POE/POE-g-MAH/Mg(OH)2及POE/POE-g-MAH/Mg(OH)2/OMMT复合材料,采用X射线衍射(XRD)仪和透射电镜(TEM)对OMMT在POE/POE-g-MAH/OMMT(OMMT质量分数为11%)母粒中的分散情况进行了表征,利用水平-垂直燃烧仪和锥形量热仪对两种复合材料的阻燃性能进行了测试。XRD和TEM表明,在母粒中OMMT大部分以剥离形态存在,达到了纳米分散;垂直燃烧和锥形量热仪实验表明,随着OMMT含量的增加,复合材料的热释放速率(HRR)降低(由202.9 kW/m2降低到135.4 kW/m2),表明Mg(OH)2和OMMT具有阻燃协效作用。力学性能测试表明OMMT的加入有利于复合材料力学性能的提高。