分子筛和SiO_2对含三嗪大分子膨胀阻燃聚丙烯体系的阻燃协效性

研究了两种化合物4A分子筛(Zeolite4A)和二氧化硅(SiO2)对聚丙烯膨胀阻燃新体系聚丙烯/聚磷酸铵/三嗪系成炭剂(PP/APP/CFA)阻燃性的影响,通过垂直燃烧、氧指数、热重分析、锥形量热仪和扫描电镜等技术研究表明,这两种含硅物质均能有效提高聚丙烯体系的阻燃性。膨胀阻燃剂能有效降低聚丙烯材料的热释放速率和烟释放速率,特别是,这两种含硅物质能明显降低聚丙烯体系第二个燃烧过程的热释放速率和烟释放速率。     

纳米协同膨胀阻燃聚丙烯增韧共混物的阻燃组分配比研究

选用有机蒙脱土(OMMT)作为膨胀型阻燃剂(IFR)的协效剂,对聚丙烯/乙烯辛烯共聚物增韧共混体系(iPP/POE)进行阻燃改性,制备了iPP/POE/IFR/OMMT复合材料。利用氧指数仪、垂直燃烧测试、锥型量热仪、热失重分析和力学性能测试对材料的性能进行表征,系统研究了OMMT与IFR的配比对膨胀阻燃增韧共混体系阻燃性能及力学性能的影响。结果表明,OMMT的加入可催化材料的成炭过程,复合材料的燃烧性能得到明显提升,燃烧过程中熔融滴落的现象得到改善,同时热量以及有毒烟气释放量显著降低,而复合冲击强度也有一定提升。其中综合性能最优的配比是添加2%(质量分数)的OMMT和23%(质量分数)的IFR,其热释放速率峰值、平均热释放速率、平均质量损失速率以及生烟量较iPP/IFR/POE分别降低了28%、20%、17%以及95%,而冲击强度则提高了36%。研究结果为聚烯烃共混物阻燃改性的应用提供了指导。     

PP/PVAc-OMMT纳米复合材料及其阻燃材料的燃烧性能

利用锥形量热仪(CONE)在35kW/m2热辐照条件下,并结合极限氧指数(LOI)和UL-94垂直燃烧测试方法对聚丙烯(PP)/聚醋酸乙烯酯(PVAc)-有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料和加入无卤复配阻燃剂制备的PP/PVAc-OMMT/氢氧化镁(MH)/三氧化二锑(AO)纳米复合阻燃材料的热释放速率、烟释放及材料在燃烧时的质量损失行为进行了研究。结果表明,添加10%(质量分数)PVAc-OMMT可以提高PP材料的阻燃性能,燃烧时的热释放速率、质量损失率以及烟释放量减少,且PVAc-OMMT与无卤复配阻燃剂之间可产生阻燃协效作用,使纳米复合阻燃材料的阻燃性能、热稳定性和抑烟性进一步增强。     

阻燃PET的CONE/TGA研究EI

研究了由双 (对 -羧苯基 )苯基氧化膦改性的 PET共聚物的阻燃性质。测定了样品的极限氧指数 (L OI)。采用热重分析仪 (TGA)对试样的热降解行为进行了分析。通过锥型量热仪分析了共聚物及纯 PET样品的燃烧行为 ,显示共聚物具有较好的综合阻燃特性 ,如质量损失速率、热和烟的释放速率等 ,这些性质仅仅通过 L OI和 TGA分析是不能确定的。研究结果表明 ,通过 CONE/     

水稻秸秆与稻壳制备阻燃木塑复合材料的对比研究

采用聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,通过熔融共混,制备阻燃水稻秸秆与阻燃稻壳粉聚丙烯复合材料。通过力学性能、极限氧指数、垂直燃烧、热重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)等表征手段研究了材料的力学、阻燃及热降解行为。结果表明:APP与秸秆粉的阻燃效果好于稻壳粉,当添加18%APP时,聚丙烯/秸秆粉复合材料可达到V-0级,氧指数提高了17.5%。对于聚丙烯/稻壳粉体系,APP添加20%时才达到V-0级。TGA与SEM研究表明:APP的添加使复合材料在燃烧过程中形成膨胀的致密炭层是阻燃的主要原因。     

三嗪膨胀阻燃母粒的制备及在聚丙烯中的应用

以高熔指聚丙烯(HM-PP)粉料为基体,通过双螺杆挤出机将聚磷酸铵(APP)、三嗪成炭发泡剂(CFA)和纳米二氧化硅(Si O2)与聚丙烯进行捏合,经挤出、冷却及切粒后,制备三嗪膨胀阻燃母粒,同时研究了膨胀阻燃剂与聚丙烯基体的不同质量比对母粒加工性能的影响。将制备的阻燃母粒以一定的添加量与聚丙烯(M02)混合后直接注塑,制备阻燃聚丙烯材料,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、弯曲和冲击性能的测试研究了材料的力学性能,通过扫描电镜对材料截面的测试研究了阻燃剂在材料中的分散性及相容性,同时还研究了阻燃PP材料的耐水性能。结果表明,在阻燃剂添加量为65%的时候,阻燃母粒具有很好的加工性能,加工过程中无断条现象。当母粒的添加量为33.8%(阻燃剂含量为22%)时,材料通过UL-94 V-0级,LOI值达到了34.3%,表现出很好的阻燃效果。与单独添加膨胀阻燃剂的阻燃PP材料相比,阻燃母粒与聚丙烯树脂具有更好的相容性且在树脂中分散均匀,阻燃母粒的加入提高了材料的力学性能,同时材料的耐水性能也得到了很好的提高,材料在耐水测试后依然能保持很好的阻燃性能。     

分子筛/受阻胺对膨胀阻燃聚丙烯的协同阻燃作用

采用热失重、极限氧指数、锥形量热研究了以受阻胺(NOR116)和分子筛为协效剂,与聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)在聚丙烯基体中的热降解行为及协同阻燃性;并用拉曼光谱和扫描电镜分析了残炭的结构和形貌,进一步研究了其协同阻燃机理。结果表明,NOR116/分子筛协效阻燃体系可明显提高极限氧指数并改善燃烧时熔滴缺陷,显著降低热释放速率、烟释放速率;NOR116可有效提高PP的初始分解温度及最大分解速率温度,使膨胀阻燃体系后期的交联成炭及气体释放更加匹配;在燃烧过程中分子筛与膨胀阻燃体系形成了Si-P-Al-C的结构,可有效稳定炭层;拉曼光谱及扫描电镜结果表明,NOR116和分子筛可促进膨胀阻燃体系形成致密且高石墨化程度的炭层,有效阻隔了氧气的进入及热的反馈。     

新型无卤膨胀阻燃聚丙烯的制备及阻燃性能

利用有机杂环磷酸酯1, 2, 3-三(5, 5-二甲基-1, 3-二氧杂环己内磷酸酯基)苯(FR)、聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺(MEL)制备新型无卤三源膨胀阻燃聚丙烯(IFR/PP)材料, 通过极限氧指数(LOI)、水平燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、锥形量热(cone)等方法研究了IFR对聚丙烯阻燃性能影响。结果表明: 当IFR总添加质量分数为30%(FR∶APP∶MEL质量比为4∶8∶3), 阻燃IFR/PP的LOI 达到36.2%, 其热释放速率峰值(pk-HRR)、热释放速率平均值(av-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)、比消光面积平均值(av-SEA)、质量损失速率平均值(av-MLR)及一氧化碳释放率平均值(av-CO)相对未阻燃PP分别降低75.9%、71.7%、76.4%、74.6%、58.3%和50.0%, 300 s时CO释放量接近0, 呈现出良好的阻燃、抑烟和抑毒性能; SEM研究表明, IFR催化PP在燃烧初期形成了致密、坚硬的优质炭层。     

基于锥形量热仪研究聚丁二酸丁二醇酯膨胀阻燃体系的动态燃烧行为

以实验室自制的无机纳米粒子镁铝锌镧碳酸根型层状双羟基氧化物(Mg Al Zn La-CO3LDHs)为协效剂,以聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺(MA)为复配膨胀阻燃剂(IFR),与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)熔融共混制备了PBS膨胀阻燃体系;利用锥形量热仪在25 k W/m2的热辐射条件下,研究了Mg Al Zn La-CO3LDHs对PBS膨胀阻燃体系动态燃烧行为的影响。结果表明,Mg Al Zn La-CO3LDHs的加入不仅明显降低了PBS膨胀阻燃体系的热释放速率(HRR)、烟生成速率(SPR)、质量损失速率(MLR),而且CO的释放量也得到了很好的控制,提高了体系的火灾性能指数(FPI)。Mg Al Zn La-CO3LDHs明显抑制了PBS膨胀阻燃体系的动态燃烧行为,同时表现出与膨胀阻燃剂良好的协效作用。     

两种马来酸酐接枝物对膨胀阻燃聚丙烯增韧共混复合体系性能的影响

用膨胀型阻燃剂(IFR)和乙烯辛烯共聚物(POE)对聚丙烯(i PP)进行阻燃和增韧改性,比较研究了两种典型增容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)和乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)对膨胀阻燃增韧共混复合体系阻燃性能以及力学性能的影响。结果表明:IFR可提高聚丙烯共混物的燃烧性能,但是明显降低材料的力学性能,而增容剂的加入可同时提高复合材料的燃烧性能和力学性能。PP-g-MAH使IFR的分散更均匀,添加1%(质量分数,下同)的PP-g-MAH使复合材料的平均热释放速率、热释放速率峰值、比消光面积平均值以及烟释放总量比未添加增容剂的阻燃材料分别下降24%、30%、56%和46%;而POE-g-MAH能使复合材料形成包覆结构,使其冲击强度明显提高,加入5%的POE-g-MAH可使复合材料冲击强度提高93%。     

六(γ-氨丙基硅烷三醇)环三磷腈的制备及其在膨胀阻燃聚丙烯中的应用

以六氯环三磷腈、对羟基苯甲醛及γ-氨丙基硅烷三醇(KH553)为反应原料,合成了具有席夫碱结构的有机硅型成炭剂六(γ-氨丙基硅烷三醇)环三磷腈(HKHPCP)。以HKHPCP与聚磷酸铵(APP)的复配物为抗熔滴剂,以N-烷氧基受阻胺(NOR116)为阻燃协效剂,通过熔融共混技术制备了膨胀阻燃聚丙烯(PP)基复合材料(APP-HKHPCP-NOR116/PP)。利用FTIR、核磁共振(1 H和31P NMR)对HKHPCP的化学结构进行了表征。采用热失重、极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热、拉曼光谱和SEM研究了阻燃体系的热降解行为、阻燃性能及炭层的石墨化程度和致密性。HKHPCP的热失重结果表明,其在氧气氛围下的初始分解温度为300.2℃,1 000℃时残余率为34.8%。当添加总量为30wt%的阻燃剂时,APP-HKHPCP-NOR116/PP复合材料的极限氧指数(LOI)达到43%,且能通过UL-94V-0级,其热释放速率(HRR)、总热释放速率(THR)及烟释放速率(SPR)、总烟释放量(TSP)相比于纯PP分别降低了75.0%、50.5%和88.0%、80.8%,表现出显著的隔热、抑烟性能。APPHKHPCP-NOR116/PP复合材料燃烧后形成了高石墨化、致密的炭层。     

Fire structural modelling of fibre–polymer laminates protected with an intumescent coating

This paper presents a new modelling approach to analyse the fire structural response of fibre–polymer laminates protected with an intumescent surface coating. The model is designed to predict the temperature, decomposition, softening and failure of laminates with an intumescent coating in fire. The modelling involves a three-stage analytical approach: (i) thermal-chemical analysis of the intumescent coating, (ii) thermal-chemical analysis of heat transfer through the laminate substrate (beneath the intumescent coating), and (iii) thermal-mechanical analysis of the softening and failure of the laminate under tension or compression loading. Fire structural tests were performed on a woven glass/vinyl ester laminate coated with an organic intumescent material to validate the modelling approach. It is shown the model can predict with good accuracy the temperature distribution and swelling of the intumescent coating with increasing exposure time to a constant heat flux. The model can approximate the temperature, softening and failure of the laminate substrate.     

多壁碳纳米管的表面改性及其在防火涂料中的应用

利用两亲性聚合物对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行改性,采用红外光谱、热重分析手段对改性MWCNTs进行表征;将改性MWCNTs应用到膨胀型防火涂料体系中,研究了其对防火涂料性能的影响.结果表明:在适合的条件下两亲性聚合物可以被引入到多壁碳纳米管表面,改性后的MWCNTs在醋酸丁酯和水中具有良好的溶解性;合适含量的改性MWCNTs可以提高防火涂料受火后的炭化层强度和膨胀倍率,降低背温升高速率,增强涂层的抗开裂性能.     

用CONE/TG研究含淀粉膨胀阻燃聚丙烯体系的阻燃和烟释放

利用锥形量热仪（ＣＯＮＥ）在５０ｋＷ／ｍ＾２热辐照条件下,并配合ＴＧ和极限氧指数（ＬＯＩ）对含淀粉膨胀阻燃聚丙烯（ＰＰ）体系的阻燃和烟释放进行了研究,通过对获得的最大热释放速率（ｐｋ－ＨＲＲ）,总烟释放量（ＴＳＰ）、平均比消光面积（ａｖ－ＳＥＡ）及质量损失速度燃烧热（ａｖ－ＥＨＣ）、最大烟产生速率（ｐｋ－ＳＰＲ）、总烟释放量（ＴＳＰ）、平均比消光面积（ａｖ－ＳＥＡ）及质量损失速度（ＭＬＲ）等参数和     

乳液种类对膨胀型防火涂料理化性能和防火性能的影响

配制了以聚醋酸乙烯酯(PEA)乳液、苯丙乳液和纯丙乳液为成膜基料的乳液型膨胀防火涂料,通过涂料常规性能测试和小室燃烧试验,对3种涂料的理化性能和防火性能进行了比较分析.结果表明,PEA乳液型涂料质量损失大,炭化体积最小,膨胀效果极佳,防火效果最好;纯丙乳液型涂料的理化性能最好;而苯丙乳液型涂料则兼有理化性能和防火性能的优点,成本低、环保性强,可以满足防火涂料的各项需要.     

MCA-MMT的制备及其对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料阻燃性能的影响

为了提高玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)复合材料(GF/PP)的阻燃性能,通过在蒙脱土(MMT)悬浮液中进行三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)分子自组装制备了新型协效成炭剂MCA-MMT,并采用FTIR、XRD、SEM和TGA对MCA-MMT的结构及热性能进行了表征;将MCA-MMT、无卤膨胀型阻燃剂与GF/PP熔融共混制备了阻燃复合材料MCA-MMT/(GF/PP),通过极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧试验和锥形量热测试研究了MCAMMT对GF/PP的阻燃效果和阻燃机制,并测试了复合材料的力学性能。结果表明:MMT的加入会影响氰尿酸和三聚氰胺在MCA合成过程中的氢键作用,干扰和抑制大平面氢键网络的形成,减少MCA氢键复合体的分子体积,使颗粒变小。MCA-MMT/(GF/PP)的UL-94防火等级达到V-0级,LOI为31.3%。MCA-MMT的阻燃效率高于传统MCA的,可降低材料燃烧的热释放程度和总烟释放量,使复合材料的阻燃性能提高,其阻燃机制为片层结构的MMT可提高MCA的成炭量,使MCA-MMT/(GF/PP)燃烧后能形成致密的残留炭层。MCA-MMT/(GF/PP)的拉伸、冲击强度与MCA/(GF/PP)的相比并未下降。     

聚磷酸铵型膨胀阻燃剂对聚丙烯的阻燃作用

在改性聚磷酸铵中加入聚己内酰胺（ＰＡ６）,可显著提高由它们组成的膨胀型阻燃剂（ＩＦＲ）对聚丙烯（ＰＰ）的阻燃作用,ＰＡ６在其中主要起成炭剂的作用。热重分析表明,当ＩＦＲ－ＰＰ受热燃烧时,ＩＦＲ参与了ＰＰ的成热分解反应并促使部分碳化,元素分析和红外光谱结果表明,ＩＦＲ－ＰＰ受热燃烧时磷主要积聚在燃烧端面并以磷酸及其相应的铵盐存在,它们的形成与ＩＦＲ受热燃烧时的一系列变化有关,并有助于焦化物的进一步炭     

Comprehensive study of the degradation of an intumescent EVA-based material during combustion

In this work, we have studied the evolution of an flame retardant intumescent EVA-based material during combustion. The formulation uses an original concept of the laboratory, i.e., use of char forming polymer (here the polyamide-6) as carbonisation agent associated to a carbonisation catalyst in an intumescent formulation. The fire behavior was modelled using the cone calorimeter and we have explained the evolution of the rate of heat release curve in terms of chemistry of the system using FTIR and solid state NMR.