膨胀阻燃剂的合成及对聚丙烯的阻燃

设计、合成并表征了新型三源(气源、炭源、酸源)一体膨胀阻燃剂(MPPEA),研究了MPPEA对聚丙烯(PP)的热性能及阻燃性能的影响。通过红外(FTIR)、热重分析(TGA)对其中间体和终产物进行了结构分析。将其与聚丙烯(PP)熔融混合制备阻燃PP,利用TGA、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热法,研究了复合材料的热降解行为和燃烧性能。结果表明,"三源一体"膨胀阻燃剂MPPDA成功合成且具有良好的热稳定性;与纯PP相比,加入少量MPPDA可有效增加PP树脂体系的热稳定性和阻燃性能;30%MPPDA/PP复合材料质量损失50%的温度可增加11.76℃;600℃的热分解残留率增加8.03%;LOI增加10.3%;热释放速率峰值降低54.38%;UL-94可达到V-1级。     

PHBV/PBAT复合阻燃材料的燃烧性能、 力学性能及流变性能研究

采用熔融共混的方法,将MMT和聚磷酸铵基阻燃剂添加到PHBV/PBAT复合材料中,研究复合阻燃材料的力学性能、流变性能以及燃烧性能。极限氧指数和垂直燃烧结果表明,聚磷酸铵基阻燃剂的添加提高了复合材料的极限氧指数,MMT的加入使得极限氧指数进一步提高,当MMT的质量分数为1%时通过了UL-94垂直燃烧V-0级别测试。结合流变性能测试与力学性能测试表明,聚磷酸铵基阻燃剂恶化了复合材料的力学性能,而MMT提高了粉体在基体材料中的分散性能,提高了复合阻燃材料的力学性能。锥形量热测试表明,MMT的加入明显降低了复合材料的热释放速率以及产烟量。     

磷-氮有机盐改性聚氨酯弹性体的制备与性能

以依替膦酸和糠胺为原料合成了一种新型磷-氮阻燃剂（EAFOS）,并采用熔融共混法将EAFOS添加至热塑性聚氨酯弹性体（TPU）中制备改性TPU(TPU/EAFOS)。通过红外光谱和核磁共振氢谱对EAFOS的化学结构进行了表征。通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧等级（UL-94）测试、热重分析、马弗炉热解测试、炭层拉曼测试以及拉伸测试研究了TPU/EAFOS的阻燃性能、热稳定性以及力学性能。结果发现：EAFOS的加入可明显提升TPU的阻燃性能并抑制TPU燃烧过程中的融滴现象。与纯TPU相比,仅添加1%质量分数EAFOS的样品的LOI(30.5%)提升了40.0%,并且通过了UL-94 V-0评级。EAFOS受热分解催化TPU燃烧时成炭,形成石墨化程度更高更致密的炭层来抑制TPU燃烧过程中的热量与氧气的交换从而提升TPU的阻燃性能。另外,EAFOS的加入会降低TPU的力学性能,其原因可能是EAFOS破坏了TPU分子链间的氢键。     

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。     

一种高苯基含量有机硅阻燃聚碳酸酯的研究

以二苯基二甲氧基硅烷为单体合成出八苯基环四硅氧烷(P4),将其作为一种无卤硅系阻燃剂与聚碳酸酯(PC)按比例共混挤出制得无卤阻燃PC。对该无卤阻燃PC样品进行极限氧指数测试、UL-94垂直燃烧测试、扫描电镜(SEM)测试、热失重分析(TGA)、熔融指数(MI)测试和力学性能测试。实验结果表明,P4对PC具有显著的阻燃效果,随着P4用量增加,PC阻燃等级不断提高;P4均与分布在P4中,燃烧后炭层随着P4用量增大逐渐致密;该阻燃PC热稳定性有一定的提高,当P4添加量较高时空气氛围中热失重测试后残炭率显著提升;添加P4的阻燃PC熔指有所上升,分子量有所降低; 该阻燃PC拉伸强度和冲击强度在P4添加量较低时下降时较明显,当P4添加量达至4wt%后,拉伸强度和冲击强度变化很小,而该阻燃PC弯曲强度随着P4添加量增加变化很小。     

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。     

有机磷水性聚氨酯阻燃涤纶织物的热降解研究

为研究制备的新型有机磷水性聚氨酯对涤纶织物进行阻燃整理后的阻燃性能及热降解过程,采用垂直燃烧法测试其阻燃效果,利用热失重法分析阻燃前后涤纶织物在氮气气氛中的热失重行为,及在不同升温速率下织物的热降解动力学行为。采用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法两种动力学模型研究涤纶织物的热降解动力学参数,并对织物的热稳定性进行了探讨。结果发现:阻燃后的织物阻燃性能较好,能达到国家B1级水平;初始降解温度提前,分解温度范围变大,最大分解速率下降23.1%;降解阶段的表观活化能高于未处理织物,显示出较好的热稳定性。     

氯氧镁水泥的制备及其热分解机理

用XRD测试合成氯氧镁水泥试样的组成,利用DSC、TG测试手段研究了它的热分解过程,应用Kinssinger法和Dolye-Ozawa法处理了不同升温速率下氯氧镁水泥的DSC曲线,得到的各阶段的平均表观活化能分别为125.5 kJ/mol,113.61 kJ/mol,116.26 kJ/mol;反应级数分别为2.11,2.04,0.98.推断了氯氧镁水泥的阻燃机理,研究表明,氯氧镁水泥可以通过气相、凝聚相阻燃及中断热交换阻燃机理来实现对聚合物的阻燃作用,是一种新型的无机阻燃剂.     

共混改性阻燃粘胶纤维的性能研究

采用共混改性方法纺制永久型阻燃粘胶纤维.通过极限氧指数法、红外光谱分析法和扫描电镜等方法测试分析并研究了改性粘胶纤维的燃烧性能、热性能及力学性能, 研究结果表明: 共混改性阻燃粘胶纤维的极限氧指数达到30%,力学性能下降,热稳定性提高, 阻燃剂的阻燃机理为凝聚相阻燃.     

烷氧基环三磷腈共混改性阻燃粘胶纤维阻燃机理研究

采用45°倾斜燃烧法、极限氧指数（LOI）法、差示扫描量热法（DSC）和热重分析法（TGA）等方法测试并研究了烷氧基环三磷腈共混改性阻燃粘胶纤维的燃烧性能和热性能。结果表明,所制备的共混改性纤维的极限氧指数LOI≥28,按日本工业标准JIS 1091-77的阻燃标准,接火次数≥3次,为耐久性阻燃粘胶纤维。对阻燃粘胶纤维的热分解机理研究表明,所加入的阻燃剂具有催化脱水的作用,于290℃左右开始发生化学反应,能促使纤维素提前30℃～40℃开始分解并脱水炭化,使纤维热失重率减少12％左右,阻燃粘胶纤维残留质量增加16％,具有凝聚相阻燃机理,同时具有吸热阻燃和气相阻燃等多重的阻燃作用。     

阻燃化改性海泡石纤维/LDPE复合材料的制备与性能

采用带有高活性端基的无卤膨胀型阻燃剂（PSPHD）对海泡石纤维（SEP）进行接枝改性,制备了阻燃化海泡石纤维（PSPHD-SEP）;通过熔融共混制备了低密度聚乙烯（LDPE）/海泡石纤维阻燃复合材料;通过拉伸试验和冲击试验对LDPE/SEP,LDPE/PSPHD-SEP复合材料进行了力学性能分析;通过氧指数（LOI）以及垂直燃烧（UL-94）对复合材料的阻燃性能进行了研究;利用扫描电镜（SEM）、漫反射-傅里叶变换红外光谱仪（DR-FTIR）对燃烧后的炭层结构和组成进行了表征和分析。结果表明：两组复合材料的拉伸强度和冲击强度随海泡石量的增加呈现先增大后减小的趋势,且在相同添加量条件下,LDPE/PSPHD-SEP体系的拉伸强度和冲击强度更高。阻燃化改性海泡石纤维（PSPHD-SEP）提高了复合材料的阻燃性能,在与聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）的复配体系中,当阻燃化改性海泡石纤维添加量达到5%时,复合材料的氧指数达到26.8,垂直燃烧测试达到V-0级。PSPHD促进了炭层与海泡石纤维的交联,形成更加致密的炭层,大幅提高了复合材料燃烧后的残炭量。     

HIPS/OMMT复合材料在不同燃烧模式下的阻燃特性

采用熔融插层法制备了高抗冲聚苯乙烯/有机蒙脱土(HIPS/OMMT)复合材料,分别用锥形量热仪、氧指数和UL-94 3种方法测试表征材料的阻燃特性。结果表明,锥形量热仪试验表征材料阻燃特性,得到有机蒙脱土对材料阻燃性较好,而在氧指数法和UL-94测试方法下有机蒙脱土对材料阻燃性较差。分析表明,不同测试方法所对应的燃烧模式不同,由于不同燃烧模式的影响,材料的阻燃机理发生不同作用,导致材料阻燃特性表征结果不同。根据插层复合材料的阻燃机理,结合不同燃烧模式下炭渣的热失重分析,讨论了材料的特殊结构与燃烧条件的相互作用,解释了表征结果差别与燃烧条件的关系。     

新型含磷固化剂的合成与表征

为了提高环氧树脂的阻燃性,本文以苯基膦酰二氯（PPD）、3-氨基-1,2,4-三氮唑（TA）为原料,四氢呋喃作溶剂合成了新型含磷阻燃固化剂PPDTA,通过红外光谱对该化合物结构进行了分析并确认。同时采用三因素三水平正交实验研究反应时间、反应温度、反应物摩尔比对产率的影响。结果表明,当反应时间10 h,反应温度70 ℃,TA与PPD摩尔比为2.2∶1时,在惰性气氛下PPDTA的产率可达到86.4％。将产物用于固化环氧树脂,通过极限氧指数（LOI）测试和垂直燃烧（UL-94）测试表征材料的阻燃性能,当环氧树脂体系中磷的质量分数达到2.5%时,LOI值达到32.7%,并通过V-0等级,证明材料阻燃性能良好。     

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.     

环状氯化磷腈微胶囊化的原位聚合

以三聚氰胺、尿素和甲醛为原料,采用原位聚合法,制备了囊心为环状氯化磷腈、囊壁为三聚氰胺尿素甲醛树脂的微胶囊阻燃剂。热重分析表明:微胶囊阻燃剂的起始热分解温度由纯环状氯化磷腈的180 ℃提高到300 ℃。将微胶囊阻燃剂应用于聚丙烯中,可使材料的阻燃性达UL 94 V 0级,且PP/环状氯化磷腈微胶囊阻燃剂材料的各项力学性能,特别是拉伸强度均优于PP/纯环状氯化磷腈材料。     

ABS/PA6合金的无卤膨胀性阻燃研究

以聚磷酸铵(APP)为酸源, 利用ABS/PA6合金中PA6为炭源对ABS/PA6合金进行膨胀型阻燃研究,探讨了不同成炭协效剂与APP复配对合金阻燃性能的影响,这些成炭协效剂包括季戊四醇笼状磷酸酯(PEPA),热塑性酚醛树脂(TPPFR),环氧树脂(E-44)和分子筛4A. 结果表明,PA6具有较好的成炭作用, 当APP含量为25%时,阻燃合金体系的极限氧指数可达29,UL-94测定达V-1级别,APP含量为35%时,UL-94测定达V-0级别.而以5t%的季戊四醇笼状磷酸酯(PEPA)或环氧树脂(E-44)与20%APP复配, 或以3%分子筛4A与22%APP复配都可以大大提高体系的阻燃性能和高温下的残炭量, 使阻燃体系氧指数达到30以上, UL-94测定达V-0级别. SEM形貌分析显示体系燃烧表面都形成了膨胀、均匀、致密的炭层结构.     

APP/MQ树脂对聚丙烯热分解动力学研究

通过热失重（TGA）测试,研究了不同阻燃剂改性PP的热分解动力学,结果表明阻燃剂APP、MQ树脂的介入能不同程度提高了改性PP的分解活化能,其中APP改性PP活化能可达500 kJ.mol-1,说明阻燃性能的提高可能归因于无卤阻燃剂促成了改性PP分解活化能的提高。