可瓷化聚氨酯泡沫复合材料的制备和阻燃性能

以白云母(mica)、聚磷酸铵(APP)和可膨胀石墨(EG)为阻燃剂,采用一步全水发泡法制备了可瓷化聚氨酯泡沫复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热失重分析仪和极限氧指数仪(LOI)对产物的显微结构、物相、热降解过程和阻燃性能进行了表征与分析。结果表明,mica/APP/EG复配体系能够使可瓷化聚氨酯泡沫复合材料高温烧蚀后的残留产物形成多孔陶瓷相结构,即成功制备出可瓷化聚氨酯泡沫复合材料,陶瓷层的主要成分为AlPO_4、KAl_3Si_3O_(11)和KAl5O8,当mica含量为泡沫总质量的20%,APP含量为8%,EG含量为2%时,PU/mica/APP/EG800℃时的残留率较聚氨酯(PU)提高了299%,表明复合材料不仅耐高温而且高温残留率高,PU/mica/APP/EG的LOI值高达34.5%,阻燃性能优异。     

聚乳酸的增韧阻燃性能

针对聚乳酸(PLA)易燃和脆性大等缺点,采用聚磷酸铵(APP)和聚乙二醇(PEG)对PLA进行了改性,同时控制PLA、APP和PEG之间的质量比例为5.7∶1.17∶1,研究了液晶聚合物(LCP)对复合材料的阻燃性能和力学性能的影响.结果表明,当添加质量分数为15%的APP时,复合材料的极限氧指数(LOI)可以达到30.1%,而仅添加相同质量分数的PEG时,复合材料达不到阻燃效果.PLA/APP/PEG复合材料相比纯PLA具有较高的残炭率.加入PEG后复合材料的断裂伸长率明显提高,而LCP的添加提高了复合材料的拉伸强度,但降低了复合材料的断裂伸长率.     

无卤阻燃芦苇纤维及PVC复合材料的制备

分别选用聚磷酸铵(APP)、聚磷酸铵/季戊四醇(APP/PER)膨胀阻燃体系,通过物理浸渍法对芦苇纤维(PA)进行阻燃化处理,以聚氯乙烯(PVC)为基体树脂,PA、阻燃芦苇纤维作为填料,制备了PPA复合材料。通过力学性能、氧指数、垂直燃烧和剩炭率等测试,分析了浸渍阻燃对芦苇纤维阻燃性能和热稳定性的影响,对复合材料的力学性能、热性能和微观结构进行了分析。结果表明,阻燃改性可提高纤维的阻燃性能和热稳定性,其中,APP/PER复配阻燃芦苇纤维(PA-2)的性能最优,氧指数可达32.3%,剩炭率65%,阻燃等级为V-0级。在阻燃体系中加入适量的PER对复合材料的界面性能有益,提高了拉伸性能。     

柠檬酸铜协同聚磷酸铵制备阻燃TPU

以柠檬酸铜(CuC)为协效剂,聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,制备了阻燃热塑性聚氨酯复合材料(TPU/APP/CuC),并通过极限氧指数(LOI)、锥形量热仪(CCT)和烟密度仪(SDT)等手段研究了TPU/APP/CuC复合材料的阻燃性能,通过热重-红外联用(TG-IR)研究了TPU/APP/CuC复合材料的热降解性能。实验结果表明：CuC能够显著提升TPU/APP/CuC复合材料的阻燃和抑烟性能;可以提高TPU/APP/CuC复合材料的光通量(LF),降低比光密度(Ds)。TG-IR结果表明,CuC能够降低CO₂以及芳香化合物(烟气主要来源)的生成,提高TPU/APP/CuC复合材料的高温热稳定性。CuC通过促进APP分解、提高炭层致密性和炭渣石墨化程度,从而提高TPU/APP/CuC复合材料的阻燃抑烟性能。     

PE基木塑复合材料的阻燃研究

以纳米SiO2和NH4Cl协效聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂制备了聚乙烯(PE)木粉复合材料(WPC),利用热重分析(TGA)、极限氧指数(LOI)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)以及扫描电子显微镜(SEM)对木塑复合材料的热性能、阻燃性能、阻燃机理及炭残渣结构进行了分析表征.结果表明:当APP、SiO2和NH4Cl的质量比为9.8∶1.1∶1.6时,WPC的LOI值增加到29.4%;800℃时阻燃WPC的成炭量提高了170%,热性能显著提高;燃烧后木塑复合材料的化学成分发生了变化,阻燃WPC炭残渣表面出现鳞片状的晶体.     

膨胀阻燃聚丙烯复合材料的制备及其性能研究

为了进一步提高聚丙烯材料的阻燃性能,将一种新型大分子三嗪氰系成炭剂与包裹聚磷酸铵复配,通过熔融共混法制备膨胀阻燃聚丙烯复合材料,并研究了有机改性蒙脱土对此阻燃体系的热稳定性以及阻燃性能的影响。适当加入有机改性蒙脱土有利于提高材料的阻燃性能和热性能。在保持添加剂总质量分数25%不变的情况下,添加2%有机改性蒙脱土时,阻燃聚丙烯材料的极限氧指数上升到31.5,相比未添加样品,材料的阻燃性能有了明显的提高,但过量的有机改性蒙脱土反而会降低材料的阻燃性能。耐水性实验结果表明,此种膨胀阻燃聚丙烯复合材料具有优良的耐水性能。     

PVC/阻燃芦苇纤维复合材料的性能

以芦苇纤维(PF)、阻燃芦苇纤维为填料,制备了聚氯乙烯(PVC)/芦苇纤维复合材料。研究了纤维用量对复合材料力学性能的影响,确定了基础配比;对比分析了纤维阻燃改性对复合材料力学性能、阻燃性能和吸水性能的影响。结果表明,PVC与PF质量比为100∶40时复合材料具有较好的力学性能;阻燃芦苇纤维的添加可有效提高复合材料的阻燃性能,发烟状况得到改善,聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)/三聚氰胺(MEL)浸渍芦苇纤维复合材料(PPF-3)的氧指数高达25.9%;APP/PER浸渍芦苇纤维复合材料(PPF-2)的力学性能最优,绝对吸水量比未改性复合材料减少了34.72%。     

过渡金属氧化物对硬质聚氨酯泡沫阻燃和抑烟的影响

选用可膨胀石墨(EG)和聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,过渡金属氧化物(Cu₂O、Fe₂O₃、Ni₂O₃、Co₂O₃)为协效剂,APP、EG和过渡金属氧化物的质量比固定为15: 13: 2,总添加量为30 php,制备阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)。使用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和锥形量热(Cone)测试,研究不同种类的过渡金属氧化物对RPUF/APP/EG泡沫阻燃性能和烟气释放的影响。LOI和UL-94垂直燃烧结果表明,加入相同添加量(2 php)的过渡金属氧化物不同程度地改变了RPUF/APP/EG的阻燃性能,其中只有Cu₂O、APP和EG复配能进一步提高RPUF/APP/EG的LOI至25.5%,表现出协同阻燃效果,而其他过渡金属氧化物的加入都或多或少地降低了材料的LOI值。Cone测试结果表明,RPUF/15APP/13EG/2Cu₂O阻燃泡沫的总热释放量和烟气产生量与RPUF/15APP/15EG相比均得到明显降低,降幅分别为22%和20%。     

废弃棉麻/聚氨酯阻燃保温板的制备及性能

以废弃棉、麻纤维为增强材料,废弃的聚氨酯为基体材料,采用共混塑炼-热压法制备阻燃纤维板。通过正交试验和极差分析研究了不同水平因素对阻燃纤维板阻燃性能和力学性能的影响,获得制备阻燃纤维板优化工艺条件:棉麻配比40/60,TPU质量分数75%,热压压力15MPa,热压温度180℃,热压时间5min,TPU阻燃剂与TPU质量比18%,棉麻阻燃剂APP与棉麻质量比30/100。在此工艺条件下,制备的废弃棉麻/聚氨酯阻燃保温板,热传导系数为0.019 W/(m·K),极限氧指数为34.2%,拉伸强度为39.49 MPa,弯曲强度为34.56 MPa,冲击强度为6.73kJ/m2,含水率为0.3%,吸水厚度膨胀率为0.2%,加热后尺寸变化率为0.2%,高低温尺寸变化率为±2.5%。     

有机蒙脱土改性阻燃聚酯的制备及其抗熔滴性能分析

为减少阻燃聚酯在高温燃烧过程中形成熔滴物而造成的二次火灾,提高阻燃聚酯的抗熔滴性能,选用有机蒙脱土(Organic montmorillonite, OMMT)与阻燃聚酯经熔融共混,制备阻燃聚酯/OMMT复合材料。采用热重分析、临界氧指数和垂直燃烧测试法分别对阻燃聚酯/OMMT的热稳定性、阻燃性能及抗熔滴性进行测试,并采用电镜及能谱仪对试样的燃烧产物进行微观形貌分析及元素组成和含量测定。结果表明：当阻燃聚酯/OMMT复合材料中OMMT质量分数为9%时,该复合材料的起始分解温度为417.07℃,相较阻燃聚酯提高74.83℃,残炭率达到最大为24.41%,热稳定性能提升;随OMMT质量分数的增加,该复合材料的阻燃性能与抗熔滴性增强,当OMMT质量分数为9%时,其LOI为34.4%,垂直燃烧级别为V-0,熔滴数为5.25滴,相比阻燃聚酯减少了52.3%,燃烧产物表面存在致密稳定耐热的炭层结构。该研究结果可为阻燃聚酯的抗熔滴改性提供参考。     

以蔗渣为碳源制备膨胀型阻燃乙烯醋酸乙烯酯共聚物

以蔗渣(ZZ)为碳源、聚磷酸铵(APP)为酸源和气源、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为基体树脂制备EVA/ZZ/APP复合材料,并采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试(UL 94)、锥形量热仪测试(CCT)、烟密度测试(SDT)等手段研究了ZZ与APP的配比对EVA/ZZ/APP复合材料的燃烧特性与生烟性能的影响。LOI和UL 94的结果显示:EBA4的LOI值最高,达到25.8%,并且UL 94测试通过V-0级。CCT结果显示:EBA1的热释放速率、质量损失、烟生成速率与其他样品相比均有显著降低;烟密度结果显示:在点火和未点火情况下,蔗渣均不能提高EVA/ZZ/APP复合材料的比光密度参数。     

氧化石墨烯增强水性环氧形状记忆复合材料的制备及其性能

水性环氧树脂(Water-borne epoxy, WEP)具有优异的形状记忆性能,但其力学性能差、导热系数低。为了改善WEP的力学和导热性能,以氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)为填料制备GO/WEP形状记忆复合材料,采用原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射(XRD)分析和表征GO的微观结构和化学性质,利用扫描电镜(SEM)、万能试验机、Hot Disk导热仪和热机械分析仪(TMA)测定和观察所得GO/WEP复合材料的微观形貌、力学性能、导热性能和形状记忆性能。研究结果表明:随GO含量的增加,制备所得GO/WEP形状记忆复合材料的力学性能与导热系数都得到显著提高;与WEP相比,GO含量为6 wt%的GO/WEP复合材料的拉伸强度与导热系数分别提高了80%和156%,但所得复合材料的断裂伸长率随GO含量的增加逐渐减小。     

原位生成氢氧化镁棉织物阻燃整理

介绍一种环保型棉织物阻燃整理的方法,利用原位生成法对棉织物进行氢氧化镁(Mg(OH)_2)阻燃整理,测定整理品的阻燃性能和耐洗性能,并进行热重分析(TGA).Mg(OH)_2整理后棉织物增重率达到23%左右,极限氧指数(LOI)法和垂直燃烧法测得整理棉织物的阻燃性能都有很大提高;经12次标准家庭洗涤后,增重率仍保持在10%以上,LOI为27.4%.     

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。     

多种汽车内饰复合材料主要性能对比研究

为了更好的比较阻燃涤纶、腈氯纶、芳纶1313应用于汽车内饰材料的阻燃性能和其他性能,将其分别与普通涤纶按照不同比例混合,通过非织造干法针刺工艺制备针刺密度为400刺/cm~2、面密度为270g/m~2的样品,并对其阻燃性能和其他性能深入对比研究分析。结果表明:阻燃性能测试可知阻燃涤纶含量达到15%、腈氯纶含量达到60%、芳纶1313含量超过60%时,其各自复合材料有良好的阻燃性能。芳纶1313复合材料的断裂强度腈氯纶复合材料阻燃涤纶复合材料。阻燃涤纶复合材料的耐磨性芳纶1313复合材料腈氯纶复合材料。综合产品的性能和其他因素,阻燃涤纶/普通涤纶为15/85时,复合材料有较好的综合性能。     

光驱动型聚多巴胺/水性环氧形状记忆复合材料

为了改善水性环氧树脂(Water-borne epoxy, WEP)的力学性能及丰富其驱动形式,首先合成了具有优异的光热性能的聚多巴胺(Polydopamine, PDA)纳米颗粒,然后将其添加到WEP基体中,制备PDA/WEP形状记忆复合材料,并通过一系列表征方法进行表征。结果表明:PDA纳米颗粒的添加能改善复合材料的力学强度,纯WEP的断裂强度为8.8 MPa,0.1 wt%PDA/WEP的断裂强度较纯WEP有明显的提高;PDA的加入赋予WEP光驱动性能,即使PDA含量仅为0.1 wt%,在808 nm的近红外光照射下,PDA/WEP复合材料的温度能在30 s内由室温(25℃)上升到104℃,且形状回复能在13 s内迅速完成,复合材料形状回复时间随PDA纳米颗粒含量增加而缩短。由于PDA纳米颗粒制备方法简单环保,且光热转换性能优异,具有作为功能填料制备光驱形状记忆聚合物复合材料的潜力。     

阻燃粘胶纤维/腈氯纶混纺织物的制备及性能研究

以阻燃粘胶纤维和腈氯纶为原料,按照不同的混纺比制备了阻燃机织物.采用垂直燃烧法、极限氧指数(LOI)法和强力仪对织物的阻燃性能和力学性能进行测试分析.结果表明:随混纺织物中阻燃粘胶纤维含量的增加,织物的续燃时间和阴燃时间均缩短,而损毁长度大大增加,织物的LOI值下降,织物的经纬向断裂强度及断裂伸长率均下降,说明混纺织物中阻燃腈氯纶含量对混纺织物性能的贡献要大于阻燃粘胶纤维.     

阻燃聚酰胺6的制备及性能研究

以聚酰胺6(PA6)/季戊四醇磷酸酯(PEPA)(质量比为95∶5)预混物为原料,聚磷酸铵(APP)为添加剂,经双螺杆熔融共混制备PA6/PEPA/APP共混物.通过差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)、极限氧指数仪(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、锥形量热仪(CONE)来表征共混物的结构与性能.结果表明:以PA6/PEPA预混物为基体,APP添加量以质量分数计为10%时,共混物的LOI值由21%提高到25%;当APP添加量以质量分数计为25%时,共混物的最大热释放速率和总热释放量分别下降了44.3%和20.2%,最大质量损失速率下降了44.1%,残碳质量由2.7%增加到17.6%,提高了PA6的阻燃性能.     

溶胶-凝胶双层涂覆阻燃棉织物的制备及性能

采用三聚氰胺树脂和APP的混合液以及以正硅酸乙酯为前驱体的硅溶胶为涂层剂,通过浸渍-焙烘法结合溶胶-凝胶技术制备了双层涂覆阻燃棉织物.对制备过程中的TEOS浓度、p H值、焙烘温度、焙烘时间等参数对处理后织物的水洗后质量损失率的影响进行了研究,确定了最佳实验方案.采用傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TG)对阻燃织物的结构及热性能进行表征;利用扫描电子显微镜(SEM)分析了不同样品燃烧前后的形貌;最后对各样品进行了阻燃耐久性测试.结果表明:制备的双层涂覆棉织物极限氧指数(LOI)达到了33%,具有优良的阻燃性能和较好的阻燃耐久性.     

无卤阻燃增韧尼龙1313/POE/MCA复合材料的研究

以马来酸酐功能化的乙烯/辛烯共聚物(POE-g-MA)为弹性体,三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为阻燃剂,在SHJ-36双螺杆挤出机中制备了无卤阻燃增韧尼龙1313/POE/MCA复合材料.测定了无卤阻燃尼龙1313/POE/MCA复合材料的极限氧指数(LO I),用扫描电镜(SEM)观察了经锥形量热仪燃烧的该复合材料残炭的形貌.实验结果表明,当POE-g-MA,MCA的质量分数分别为15%和12%时,复合材料的LO I为32%,垂直燃烧通过UL94V-0级,缺口冲击强度是纯尼龙1313的5.5倍,实现了在不使用卤元素阻燃剂并且保证尼龙1313/POE/MCA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.