DBDPE/协效剂/PP阻燃复合材料的合成与性能研究

将Sb2O3、Fe2O3、聚磷酸铵(APP)、镁铝类水滑石(MgAl-LDHs)、APP-LDHs、ZnO、硼酸锌等无机物分别与十溴二苯乙烷(DBDPE)复配,并与聚丙烯(PP)熔融共混制备DBDPE/协效剂/PP阻燃复合材料;采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、缺口冲击、弯曲实验等方法研究了协效剂对DBDPE/无机协效剂/PP阻燃复合材料的阻燃性能及力学性能影响;采用能谱(EDX)分析样品的成分,探索APP与DBDPE复配阻燃的协效原理。结果表明,Sb2O3与DBDPE协效阻燃效果最好,APP的复配效果次之;APP与DBDPE的协效主要为体系中的磷、氮、溴元素的共同作用。     

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。     

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。     

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。     

乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物熔融插层有机蒙脱土对膨胀阻燃聚丙烯薄膜性能的影响

以新型成炭剂(CFA)、改性聚磷酸铵(MAPP)、乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物熔融插层有机蒙脱土(EMH-OMMT)母粒复配成膨胀阻燃剂(IFR),与聚丙烯(PP)共混后通过流延薄膜机制备膨胀阻燃PP薄膜。对其进行了阻燃性能、力学性能测试,并运用热重分析表征了其热分解过程。相比未熔融插层OMMT和传统的4A分子筛协效剂,EMH-OMMT不仅提高了体系的阻燃性能,使薄膜(0.2mm)在IFR添加28%时通过了VTM-0级,而且明显提高了体系的力学性能。     

硅胶与膨胀型阻燃剂复配阻燃LGF/PP复合材料的性能研究

研究硅胶(SG)作为协效剂与IFR协同阻燃LGF/PP复合材料的性能。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热仪(CONE)、热重分析法(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能等测试表征LGF/PP/IFR/SG阻燃复合体系的性能。结果表明:当硅胶用量为2%时,阻燃复合材料的LOI为29.4%,且燃烧等级达到V-0级;CONE测试结果表明LGF/PP/IFR/SG阻燃复合材料的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;LGF/PP/IFR/SG阻燃复合材料具有较好的热稳定性,且产生致密均匀的炭层;并研究硅胶用量对复合材料力学性能的影响。     

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。     

新型磷-氮膨胀阻燃剂在改性聚丙烯中的应用研究

采用自制干法合成的磷-氮膨胀型阻燃剂(磷酸酯三聚氰胺盐,IFR)复配聚磷酸胺(APP)和聚四氟乙烯(PT-FE)阻燃改性聚丙烯(PP),利用极限氧指数法、垂直燃烧法分析了阻燃PP的燃烧性能,通过热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对阻燃PP的热降解过程、燃烧性能、残炭结构进行了分析,并研究了燃烧过程中复配阻燃体系对PP的阻燃机理。结果发现,IFR、APP和PTFE之间具有明显的阻燃协效作用;当阻燃剂总添加量为24%(APP为6%、IFR为17.5%、PTFE为0.5%)(质量分数)时,阻燃PP的极限氧指数达到30.1%,垂直燃烧测试达UL 94V-0级;加入阻燃剂还能提高PP的热稳定性。     

膨胀型阻燃剂/二乙基次磷酸铝阻燃改性不饱和树脂基复合材料

采用密胺包覆聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）和三聚氰胺（MEL）作为膨胀型阻燃剂（IFR）对不饱和树脂（UP）进行改性,研究了APP、PER和MEL不同复配比例及用量对不饱和树脂基复合材料阻燃性能和力学性能的影响。基于IFR最佳用量,以二乙基次磷酸铝（ADP）为协效剂,研究了ADP用量对IFR/UP阻燃复合材料阻燃性能、力学性能及热稳定性的影响。结果表明,当APP∶PER∶MEL复配比例为4∶1∶1,IFR添加量为15 %（质量分数,下同）时,复合材料综合性能最佳,其极限氧指数为27.4 %,UL 94垂直燃烧达到V?1等级,弯曲强度和冲击韧性分别为100.3 MPa和6.3 kJ/m²;ADP的引入能够进一步提高IFR/UP复合材料阻燃性能,且随着ADP质量分数的增加而增强;当ADP质量分数为2 %时,IFR?ADP/UP复合材料极限氧指数为28.5 %并达到V?0阻燃等级,弯曲强度和冲击韧性分别为110 MPa和7.8 kJ/m²,与IFR/UP复合材料相比,分别提高了9.7 %和23.8 %;ADP能够促进IFR/UP复合材料表面成炭,缓解基体的热降解。     

膨胀阻燃剂/蒙脱土协同作用对聚丙烯性能的影响

以膨胀型阻燃荆(IFR)为阻燃荆、蒙脱土(MMT)为协效剂、PP-g-MAH为增容剂,对聚丙烯(PP)进行阻燃改性.研究了阻燃剂和协效剂对PP燃烧性能、力学性能和加工性能的影响,并运用热重分析(TGA)和差热分析(DTA)表征了阻燃PP的热降解过程,通过扫描电子显微镜(SEM)观察燃烧残余物的炭层形貌.结果表明,MMT的加入削弱了PP/IFR体系的阻燃性能和力学性能,但在一定程度上解决了体系燃烧时的浓烟现象;当IFR用量为35份时,体系的垂直燃烧性能达到FV-0级,燃烧残余物形成致密的炭层,且具有良好的力学性能和加工性能.     

不同聚合度成炭剂在膨胀阻燃聚丙烯中的应用研究

以三聚氯氰、乙胺、乙醇胺和乙二胺为原料,通过控制物料比合成了4种不同聚合度的成炭-发泡剂(CFA)。将合成的CFA与聚磷酸铵(APP)及纳米二氧化硅复配成膨胀阻燃剂并添加到聚丙烯(PP)中,制备阻燃PP材料。通过热重分析、氧指数、垂直燃烧和力学性能测试研究了材料的热稳定性、阻燃性能和力学性能。结果表明:随着CFA聚合度的增加,膨胀阻燃体系对PP材料的阻燃效率相应提高;阻燃剂的加入提高了PP材料的热稳定性,CFA聚合度的变化对阻燃PP材料的力学性能影响不大。当CFA的聚合度为40时,阻燃PP材料的阻燃性能和热稳定性能均达到最佳。     

硅烷偶联剂在膨胀阻燃聚丙烯复合体系中的应用

用乙烯基硅烷偶联剂(A-172)对膨胀阻燃剂(IFR)进行表面改性,研究了该阻燃剂对聚丙烯(PP)体系力学性能和阻燃性能的影响。结果表明:当A-172/IFR/PP为0.5/22.5/77.5时,体系的力学性能基本不变,但阻燃性能得到了改善。其中氧指数同比提高了22.5%,体系的热释放速率峰值和烟释放速率峰值同比分别下降了9.7%和98.75%。     

Flame Retardancy and Thermal Performance of Polypropylene Treated With the Intumescent Flame Retardant,Piperazine Spirocyclic Phosphoramidate

Piperazine spirocyclic phosphoramidate (PSP), a novel halogen‐free intumescent flame retardant, was synthesized and used to improve the flame retardancy and dripping resistance of polypropylene (PP) combined with ammonium polyphosphate (APP) and a triazine polymer charring‐foaming agent (CFA). The optimum flame‐retardant formulation was PSP:APP:CFA = 3:6:2 (weight ratio). The flammability and thermal behavior of the (intumescent flame‐retardant)‐PP (IFR‐PP) were investigated via limiting oxygen index (LOI), vertical burning tests (UL‐94), thermogravimetric analysis, and cone calorimetry (CONE). The results indicated that the IFR‐PP had both excellent flame retardancy and anti‐dripping ability. The optimum flame‐retardant formulation gave an LOI value of 39.8 and a UL‐94 V‐0 rating to PP. Moreover, both the heat release rate and the total heat release of the IFR‐PP with the optimum formulation decreased significantly relative to those of pure PP, according to the cone calorimeter analyses. The residues of IFR‐PP obtained after CONE tests were observed by scanning electron microscopy, and it was found that the char yield was directly related to the flame retardancy and anti‐dripping behavior of the treated PP. J. VINYL ADDIT. TECHNOL., 20:10–15, 2014. © 2014 Society of Plastics Engineers     

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。     

含PEPA/纳米Al(OH)3的膨胀型阻燃聚丙烯研究

用磷酰基季戊四醇（PEPA）替代传统的季戊四醇作为炭源，与APP、三聚氰胺复合组成膨胀型阻燃剂（IFR），制备了膨胀型阻燃聚丙烯（IFR-PP）。讨论了阻燃剂对IFR-PP的阻燃性能、力学性能、热稳定性的影响，以反纳米Al（OH）3对该阻燃体系的影响。结果表明：PEPA在阻燃效果上优于季戊四醇，且PEPA对IFR-PP力学性能的影响小于季戊四醇，当PEPR用量为5份，纳米Al（OH）3用量为15份时，阻燃级别达UL-94 V-0级。同时，纳米Al（OH）3的添加使IFR-PP体系阻燃效果得到提高，且对材料的热稳定性反力学性能影响较小。     

有机化坡缕石黏土-膨胀型阻燃聚丙烯复合材料的制备及性能

制备了优异阻燃性能(LOI36%)兼具良好力学性能的膨胀型阻燃聚丙烯复合材料OPGS/PA-APP/PP。将有机化坡缕石黏土引入到哌嗪-多聚磷酸铵(PA-APP)膨胀型阻燃(IFR)聚丙烯(PP)复合材料中,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、通用电子万能试验机研究了有机化坡缕石黏土添加量对PA-APP阻燃聚丙烯复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,添加质量分数为2%的有机化坡缕石黏土提高了该复合材料的阻燃性能和力学性能。此外,所制备样品经垂直燃烧测试可达到阻燃V-0级别。实验证明,有机化坡缕石黏土在膨胀型阻燃聚丙烯复合材料中具有明显的协效阻燃作用。     

Synergistic effects of hydroxy silicone oil on intumescent flame retardant polypropylene system

The effects of hydroxy silicone oil as a synergistic agent on the flame retardancy of intumescent flame retardant polypropylene composites (IFR-PP) were studied, and the IFR system mainly consisted of the ammonium polyphosphate (APP), melamine (MEL) and pentaerythritol (PER). The UL 94 rating, thermogravimetric analysis (TGA), cone calorimeter (CONE) and digital photograph were used to evaluate the synergistic effects of hydroxy silicone oil (HSO). It has been found that the PP composite containing only APP, MEL and PER does not show good flame retardancy at 30% additive level. The cone calorimeter results show that the heat release rate, mass loss rate, mass, total heat release, carbon monoxide and carbon dioxide of PP/APP/MEL/PER/HSO composites decrease in comparison with the PP/APP/MEL/PER composite. The digital photographs demonstrated that HSO could promote to form the homogenous and compact intumescent char layer. Thus, a suitable amount of HSO plays a synergistic effect in the flame retardancy.