层状阻燃结构对PBT/IFR复合材料性能的影响

通过熔融共混和模压成型技术制备了聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)/膨胀型阻燃剂(IFR)共混和层状复合材料,其中层状复合材料为3层阻燃结构,内层为非阻燃层(纯PBT),内层外面两层为阻燃层(PBT/IFR)。通过UL94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)以及拉伸和冲击性能测试对比分析了两种复合材料的阻燃性能和力学性能。结果表明,与PBT/IFR共混复合材料相比,PBT/IFR层状复合材料的阻燃性能提高幅度更大,虽然低IFR含量下其力学性能低于共混复合材料,但随着IFR含量增加,力学性能下降幅度更小。当层状复合材料中的阻燃层/非阻燃层/阻燃层的厚度比为1.5 mm/1 mm/1.5 mm,即IFR质量分数为22.5%时,其拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度与相同IFR用量下的共混复合材料相当,而阻燃性能与IFR质量分数为30%的共混复合材料相当,其UL 94阻燃等级达到V–0级,LOI提高到24.4%。这表明,采用层状阻燃可控受限结构,可在较低的IFR用量下更好地提高PBT/IFR复合材料的阻燃性能,同时减缓了力学性能下降的幅度。     

不同含量膨胀性阻燃剂对长玻璃纤维增强PBT复合材料性能的影响

以长玻璃纤维(LGF)/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)复合材料为基体,加入膨胀性阻燃剂(IFR),研究了不同含量的IFR对LGF/PBT复合材料的燃烧性能、结晶性能及流变性能的影响。通过垂直燃烧(UL 94)和极限氧指数(LOI)测试得出,在IFR的含量为10%时,LGF/PBT/IFR复合材料通过UL94V-0级且LOI为28.2%;通过差示扫描量热仪、平板流变仪和傅里叶红外光谱分析得出,IFR与基体在熔融挤出后部分发生化学反应,引入极性基团,致使基体分子链运动困难,从而表现出复合材料的结晶度下降,储存模量增大,复合黏度增大,最终影响到复合材料的力学性能。     

不同协效剂对膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯体系的影响

将有机蒙脱土(OMMT)与水滑石(LDH)分别作为协效剂,与膨胀型阻燃剂(IFR)协同阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)复合材料。利用氧指数(OI)、垂直燃烧测试(UL 94)、热失重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试等手段研究了不同协效剂对LGFPP/IFR性能的影响。结果表明:OMMT与LDH均能在一定程度上提高其阻燃性能,当LDH含量为1%、OMMT含量为2%时,复合材料的阻燃性能最佳。而LGFPP/IFR/OMMT体系的阻燃性能更好,能够生成更加致密和稳定的炭层,并且表现出更好的热稳定性与力学性能。     

EPDM/PP/IFR/Nano-ZnO阻燃复合材料的制备及其性能研究

将纳米氧化锌(nano-ZnO)作为协效改性剂与膨胀阻燃剂(IFR)复配,制成IFR/nano-ZnO复合阻燃剂,并将其用于三元乙丙橡胶/聚丙烯(EPDM/PP)复合材料的阻燃。研究了nano-ZnO用量对该EPDM/PP/IFR/nano-ZnO阻燃复合材料的阻燃性能和力学性能的影响。结果表明:EPDM/PP/IFR/nano-ZnO阻燃复合材料具有优良的阻燃性能,且材料的力学性能明显改善;另外,当nano-ZnO用量为2%时,该阻燃复合材料的综合性能最佳。     

超疏水三嗪系膨胀阻燃剂的制备及其应用

采用硅树脂对三嗪系膨胀阻燃剂(IFR)进行表面包覆改性,并通过静态接触角测试对其进行了润湿性能表征。然后将改性前后的IFR分别添加到聚丙烯(PP)中制备了阻燃PP材料,并测试研究了该材料的阻燃性能、力学性能及耐水性。结果表明:当硅树脂的包覆量为5%时,改性IFR的接触角由改性前的0°上升到了151.3°,表现出超疏水性能。与未改性IFR阻燃的PP材料相比,由改性IFR得到的阻燃PP材料,其阻燃性能略有降低,但阻燃剂与聚合物的相容性以及阻燃PP的力学性能有所改善;同时阻燃PP的耐水性能显著提高,其阻燃剂的水抽出率大大降低。当阻燃剂添加量为20%时,未改性IFR阻燃的PP材料,其阻燃剂抽出率为3.71%,且耐水性测试后材料的阻燃性能明显下降;而改性IFR阻燃的PP材料,其阻燃剂抽出率仅为0.38%,且耐水性测试后材料的阻燃性能基本保持不变,表现出优良的耐水性能。     

ZnB对LGFPP/IFR阻燃体系性能的影响

通过熔融共混法制备了长玻纤增强聚丙烯/膨胀阻燃剂/硼酸锌(LGFPP/IFR/ZnB)复合材料,并测定了其阻燃性、热稳定性及力学性能;通过扫描电镜(SEM)观察燃烧后的微观形貌,考察了ZnB对LGFPP/IFR阻燃体系性能的影响。结果表明:适当用量的ZnB与IFR阻燃剂具有协同阻燃作用,可提高LGFPP/IFR体系的阻燃性、热稳定性及力学性能。在LGFPP/IFR阻燃体系中添加2%的ZnB,LGFPP/IFR/ZnB复合材料的氧指数提高到23.6%;拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了10.7%、15.1%和31.9%。     

聚丁二酸丁二醇酯/淀粉共混物阻燃改性的研究

以聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MA)复配制得膨胀型阻燃剂(IFR), 通过密炼机共混制备了阻燃聚丁二烯丁二醇酯(PBS)/淀粉复合材料(PBSS/IFR),并研究了各组分配比及含量对复合材料阻燃性能、热稳定性及力学性能的影响。结果表明,甘油糊化淀粉含量为20 %(质量分数,下同)、甘油/淀粉质量比为3∶1、IFR含量为24 %、APP/MA质量比为5∶1时,复合材料的极限氧指数达到34.5 %;加入IFR后,阻燃复合材料的阻燃性能和热稳定性均提高。     

一种高效无卤阻燃PBT复合材料的制备及性能

以次磷酸盐类复合物TF9309为主阻燃剂,三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为协效阻燃剂,采用增韧剂AX8900、偶联剂KH–560和30%的玻璃纤维对聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)进行共混挤出改性,研究了无卤阻燃剂用量和不同复配比例对PBT燃烧行为和综合性能的影响,考察了增韧剂和偶联剂对复合材料力学性能的影响。结果表明,当TF9309与MCA两者复配比例为4∶1,总含量为15%,AX8900含量为2%,加入适量偶联剂KH–560时,30%玻纤增强PBT复合材料的阻燃性能和力学性能最佳。     

无卤阻燃增强增韧PBT研制

为改善聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)材料易燃、韧性差等缺点,研制出无卤阻燃增强增韧PBT材料。对比了传统含卤阻燃剂与新型无卤阻燃剂对PBT阻燃性能的影响,并利用氮–磷系无卤阻燃剂HT–202A、玻璃纤维、增韧剂SWR–6B对PBT进行改性,研究了阻燃剂、玻璃纤维、增韧剂对PBT阻燃性能以及力学性能的影响。结果表明,无卤阻燃剂在与含卤阻燃剂含量相当的情况下,可以使PBT阻燃性能达到V–0级;在玻璃纤维含量为30%,阻燃剂HT–202A含量为16%,增韧剂SWR–6B添加量为5%时,PBT材料的阻燃性能达到V–0级,拉伸强度达到101 MPa,弯曲强度达到145 MPa,缺口冲击强度达到9.5 kJ/m~2,综合性能优异。     

膨胀阻燃环氧树脂/有机化凹凸棒土复合材料的制备及性能研究

考察了不同膨胀型阻燃剂(IFR)添加量对环氧树脂(EP)阻燃性能的影响,以及有机化凹凸棒土(OAT)对膨胀阻燃环氧树脂复合材料性能的影响,最后对复合材料的增韧机理及阻燃机理进行了简要分析。结果表明,在环氧树脂中加入25%的IFR,可使复合材料的氧指数(LOI)达到30%,并通过UL94 V-0级测试,但拉伸性能有所降低;在膨胀阻燃环氧树脂体系中,适量添加3%的OAT能使复合材料的力学性能有所提高,对氧指数未见协同改善效果,但都通过了UL94垂直燃烧测试。     

不同膨胀型阻燃剂改性聚丙烯/聚乳酸复合材料

用两种不同的膨胀型氮磷阻燃剂(IFR1和IFR2)阻燃改性聚丙烯(PP)/聚乳酸(PLA)复合材料。结果表明:两种阻燃剂在PP/PLA基体中都具有良好的分散性和界面粘合性。阻燃剂的加入降低了材料的力学性能,而含有25%阻燃剂的PP/PLA复合材料就能到达垂直燃烧试验(UL-94)的V0等级。燃烧过程中阻燃剂通过在材料表面形成致密的炭层来提高材料的阻燃性,其中IFR1对PP/PLA体系的阻燃改性效果更好。从力学性能和阻燃效果的双重考虑,质量含量25%的阻燃剂适合于PP/PLA材料的阻燃改性。     

润滑剂对PP/IFR复合材料性能的影响

以聚丙烯(PP)为基体树脂、FR–1420为无卤膨胀型阻燃剂,分别加入乙撑双硬脂酰胺(EBS)、聚乙烯(PE)蜡、硬脂酸锌(硬锌)、硅酮及聚偏氟乙烯(PVDF)等五种润滑剂来制备阻燃PP复合材料(PP/IFR),考察了润滑剂及其含量对PP/IFR的阻燃性能和力学性能的影响,并对材料的热分解行为及炭层结构进行了表征和分析。结果表明,FR–1420含量为21%,五种润滑剂含量在0.5%~2%范围内变化时,对PP/IFR复合材料的力学性能影响不大,而对阻燃性能产生了明显影响;EBS与阻燃剂产生对抗作用,不论添加量多少,都显著降低PP/IFR的阻燃性,垂直燃烧等级由V–0级降低至无级;PE蜡、硬锌、硅酮及PVDF的添加量都存在一个最大值,当低于最大值时,不会影响PP/IFR的阻燃性,垂直燃烧等级均为V–0级,而高于最大值时,则会降低PP/IFR的阻燃性;PE蜡、硬锌、硅酮及PVDF均会不同程度延后PP/IFR的起始分解温度,略微降低其成炭率。     

CFA/APP协同阻燃动态硫化热塑性弹性体的制备及其性能

将新型无羟基低聚三嗪衍生物(CFA)作为成炭剂与聚磷酸铵(APP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR),并研究了不同含量和比例的IFR对动态硫化热塑性弹性体(TPV)阻燃性能、热稳定性能、流变性能和力学性能的影响。结果表明:IFR对TPV有良好的阻燃作用,当IFR(CFA与APP质量比1∶3)质量分数为40%时,TPV/IFR复合材料具有最佳的阻燃性能,极限氧指数为26.4%,且垂直燃烧测试等级为V-0级;TPV/IFR复合材料的热释放速率峰值与总热释放量均大幅降低;IFR能促使TPV/IFR复合材料形成更多的残炭,积分程序分解温度和表观活化能明显增加,材料的热稳定性显著提高;TPV/IFR复合材料虽然加工性能略有降低,但具有优异的力学性能,能满足加工使用要求。     

阻燃抑烟型聚丁二酸丁二醇酯复合材料的性能研究

以改性碱式硫酸镁晶须(MHSH)为无机填料,结合膨胀型阻燃剂(IFR),通过熔融共混法制备了阻燃型聚丁二酸丁二醇酯(PBS)复合材料,并对复合材料的力学性能、阻燃性能和抑烟性能进行了研究。结果表明,改性MHSH既可增强阻燃型复合材料的力学性能,又可协效IFR提高其阻燃性能;当MHSH与IFR的添加量分别为2%(质量分数,下同)和23%时,PBS复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相比只添加25%IFR的复合材料分别提高了33.33%、6.65%和21.80%,其极限氧指数为39.8%,UL 94达到了V-0等级;MHSH协效IFR可有效降低阻燃型PBS复合材料燃烧时的烟释放总量和一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO_2)释放速率,降低复合材料的火灾危险性。     

纳米氧化镁与磷酸酯协效阻燃聚对苯二甲酸丁二醇酯的研究

首先探讨了磷酸酯(PX)及纳米氧化镁(MG)对聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)阻燃和力学性能的影响。然后固定磷酸酯阻燃剂用量,考察了纳米氧化镁的添加量对PBT/PX复合体系的阻燃性能和力学性能的影响。实验结果表明,在磷酸酯阻燃剂的质量分数为15%,纳米氧化镁为10%时,PBT复合材料在保持一定的力学性能的基础上氧指数从20.3%提高到28.8%,达到UL94 V-0级,并表现出良好的消烟效果,表明该PBT复合体系具有优良的阻燃性能和力学性能。     

IFR阻燃EVAC燃烧性能的研究

采用不同质量配比的聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)制备磷氮膨胀型阻燃剂(IFR)体系,用以阻燃乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVAC),探讨了三种组分配比对EVAC阻燃性能和力学性能的影响。用拉伸性能评价IFR与EVAC相容性对力学性能的影响。利用锥形量热仪(CONE)评价IFR用量对EVAC阻燃性能和燃烧火灾性能参数的影响及阻燃机理。结果表明,PER与EVAC的相容性优于APP与EVAC的相容性;在IFR体系添加量为30份,APP∶PER=4∶1时氧指数最高,达到28.5%,材料的垂直燃烧测试可达UL–94 V–0级,水平燃烧测试达到HB级;CONE测试表明当阻燃剂IFR添加量为30%时,EVAC的火灾性能指数提高,生烟速率下降。     

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。     

三嗪膨胀阻燃剂/聚苯醚阻燃聚丙烯的性能研究

以三嗪成炭发泡剂(CFA)、聚磷酸铵(APP)及二氧化硅(Si O2)复配制备成三嗪膨胀阻燃剂(IFR);将聚苯醚(PPO)以不同的比例取代IFR体系中的CFA成分,制备出新型膨胀阻燃剂,并将其添加到聚丙烯(PP)中制备阻燃PP材料。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL 94)测试研究了材料的阻燃性能,通过拉伸性能、弯曲性能和冲击性能测试研究了材料的力学性能,通过热重分析(TGA)测试研究了材料的热稳定性及热降解行为。结果表明:当阻燃剂用量为20%、PPO替换CFA的量为20%时,阻燃PP材料能通过UL 94V-0级,氧指数为31.0%;当阻燃剂用量为22%、PPO替换CFA的量为30%时,阻燃PP材料依然能通过UL 94V-0级,氧指数为30.9%,随着PPO替换比例的增加,材料的阻燃性能逐渐下降。力学性能测试结果表明,与单独添加IFR相比,随着PPO替换量的增加,阻燃材料的力学性能略有下降,但下降幅度不大。TGA测试结果表明,当阻燃剂用量为20%、PPO替换20%的CFA时,对材料的热降解行为和成炭性能几乎没有影响。总之,在保证材料阻燃性能的前提下,用适量PPO替换CFA,在一定程度上降低了三嗪膨胀阻燃剂及膨胀阻燃PP材料的成本,从而提高了产品的市场竞争力。     

Si-BM/IFR/ABS复合材料制备及其性能

利用硅烷偶联剂KH550对勃姆石(BM)表面进行处理,制备疏水性勃姆石(Si-BM),再与膨胀型阻燃剂(IFR)及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)混合造粒,制备Si-BM/IFR/ABS复合材料,对Si-BM/IFR/ABS复合材料的阻燃性能和力学性能进行研究。结果表明:KH550与BM通过接枝反应改善了其在复合材料中的相容性,但不改变BM本身的晶体结构。Si-BM作为协效阻燃剂,不仅能提高材料的阻燃性能,而且能提高材料的力学性能。当添加Si-BM质量分数1.0%时,Si-BM/IFR/ABS复合材料的拉伸强度为34.409 MPa,冲击强度为3.95 kJ/m~2,极限氧指数由27.0%升高至30.0%,UL-94垂直燃烧达到V-0级,此时,复合材料的非牛顿指数最小。Si-BM/IFR/ABS体系复合材料的复数黏度随角频率增大而减小。     

耐热阻燃ABS/PBT合金的性能研究

以十溴二苯乙烷、三(三溴苯基)氰尿酸酯(溴代三嗪)和溴化环氧为阻燃剂、三氧化二锑为阻燃协效剂,对ABS/PBT合金进行阻燃改性,并在阻燃合金体系中引入聚碳酸酯(PC)协同阻燃及提高耐热性能。考察阻燃剂种类、PC含量和PBT含量对阻燃ABS/PBT合金的力学性能、耐热性能及阻燃性能的影响。结果表明,采用溴代三嗪作为阻燃剂制备的ABS/PBT合金综合性能较好;PC的引入可明显提高合金的力学性能和耐热性能,降低溴系阻燃剂及阻燃协效剂的添加量,但会导致合金流动性下降;随着PBT含量的提高,合金的拉伸性能、弯曲性能及流动性提高,冲击性能及热变形温度(HDT)稍有下降。