磷-氮-锡膨胀阻燃剂阻燃聚丙烯的性能研究

在三嗪成炭剂和聚磷酸铵复配基础上,添加少量羟基锡酸锌(ZHS)作为协效剂,复配成磷-氮-锡(P-N-Sn)膨胀阻燃剂,通过热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、UL94测试、锥形量热仪以及扫描电镜(SEM)等测试手段,研究不同质量分数的P-N-Sn体系对PP复合材料阻燃抑烟性能及炭层结构的影响。实验结果表明,三嗪成炭剂-聚磷酸铵(TCA-APP)质量分数为26%时,阻燃PP复合材料在800℃时的残炭率提高了8.54%,最大热失重速率(MMLR)降低了44%,LOI由纯PP的18.8%提升至27.2%,UL94垂直燃烧等级达到V-0级,峰值热释放速率(pHRR)由599.79 kW/m²降至277.40 kW/m²,热释放总量(THR)由141.23 MJ/m²降至133.68 MJ/m²;ZHS的加入提升了P-N-Sn体系的阻燃和抑烟性能,添加0.5%的ZHS,残炭率提升至13.15%,SEM显示材料表面形成了致密的炭层,LOI达到32%,同时抑烟性能也得到了体现,热释放速率和总热释放量进一步降低...     

新型环磷腈阻燃剂合成及其在环氧树脂中的应用

以六氯环三磷腈、对羟基苯甲醛、三氯氧磷、新戊二醇等为原料,合成一种新型膨胀阻燃剂六(4(5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂己内磷酰基)苯氧基)环三磷腈(HDDCPPCP)。通过红外光谱(FT-IR)、核磁氢谱(1H-NMR)及质谱(MS)对其结构进行表征。固定HDDCPPCP/聚磷酸铵(APP)组分在整个体系中的质量分数为30%,研究两者在不同配比下,对环氧树脂(EP)阻燃性能、热稳定性能和力学性能的影响。实验结果表明,EP4(10%HDDCPPCP/20%APP/EP)在HDDCPPCP/APP/EP体系中性能最佳,其氧指数为43. 8%,UL-94防火等级可达V-0级;热重分析结果表明,EP4在550℃时,成炭率达到40. 8%;在整个体系中EP4的热释放速率峰值、热释放速率均值、质量损失损率均值、一氧化碳释放速率均值以及总热释放量较纯EP(EP0)分别下降94%、95. 8%、83. 3%、66. 7%、91. 4%,其残炭量增加了2. 9倍;拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比EP0分别提高了46. 8%、228. 2%和12. 5%; SEM电镜显示,EP4燃烧后形成致密、光滑、连续的蜂窝状炭层结构。     

耐高温尼龙PA6T-66的阻燃改性研究

探究了二乙基次磷酸铝(OP1230)和二氧化硅(SiO₂)复配使用对聚对苯二甲酰己二胺/己二酰己二胺(PA6T-66)树脂的阻燃协效作用。结果表明：OP1230的加入可显著提高材料的极限氧指数(LOI),当OP1230质量分数为6.0%时,材料的LOI从21.8%(未添加OP1230)提高至28.7%,且UL-94阻燃测试达到了V-2级。在此基础上,通过复配SiO₂进一步提高材料阻燃性能。当SiO₂质量分数为3.0%时,材料的LOI提高至29.4%,UL-94阻燃测试达到了V-0级。热氧降解和锥形量热数据也进一步证明OP1230和SiO₂在PA6T-66阻燃体系中存在协效作用。     

DOPO衍生物阻燃环氧树脂的制备与性能研究

通过3-氨基苯氧基邻苯二甲腈(3-APN)与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)反应,合成腈基型含磷阻燃剂DOPO-ATR,将阻燃剂按一定比例与双酚A型E-51环氧树脂复合,制备阻燃环氧固化物。通过TG测试、LOI测试、垂直燃烧测试和锥形量热测试,探究DOPO-ATR对阻燃环氧固化物的热稳定性和阻燃性能的影响,同时探究DOPO-ATR的阻燃机理。结果表明:当DOPO-ATR的添加量为10%时,阻燃环氧树脂的LOI值最大为34.8%,与纯EP相比提升55.4%;UL-94等级为V-0级,热释放速率峰值最小为533.28 kW/m~2,与纯EP相比降低32%;总热释放量最小为58.98 MJ/m~2,与纯EP相比降低43%;总烟气释放量最小为35.0 m~2。同时,DOPO-ATR的加入能够提高EP的热稳定性和残炭率。通过阻燃机理可知,DOPO-ATR在气相和凝聚相中均表现阻燃效果。因此,DOPOATR对EP具有一定的阻燃效果,且阻燃剂含量为10%时,阻燃效果最好。     

新型阻燃剂的合成及其在PLA中的应用

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)为主要原料，合成了一种新型的磷氮复合阻燃剂(DTGIC),利用傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪对DTGIC结构及热稳定性进行了表征。将DTGIC与二乙基次磷酸铝(AlPi)复配，对聚乳酸(PLA)进行阻燃改性。结果表明：DTGIC与AlPi具有协同作用。与纯PLA相比，PLA/DTGIC(质量比92/8)复合材料的极限氧指数由21%提升至26%,并通过UL-94 V-0级，其热释放速率峰值(PHRR)由451 kW/m²下降至353 kW/m²,总热释放量(THR)由117 MJ/m²下降至87 MJ/m²,PLA/DTGIC/AlPi(质量比92/6/2)复合材料的PHRR进一步下降至344 kW/m²,THR下降至81 MJ/m²。PLA/DTGIC/AlPi(质量比92/6/2)复合材料表面形成了更为致密多孔的炭层，有效隔绝了热量的传递。     

硼酸锌协同膨胀型阻燃剂改性电缆用EVA复合材料的制备与性能

为了改善电缆用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的阻燃性能，通过掺杂硼酸锌(ZB)和膨胀型阻燃剂(IFR)，制备了EVA改性复合材料。结果表明：EVA中ZB掺杂量为15份时，制备的复合材料综合性能最优。EVA/ZB-15复合材料的拉伸强度为21.4 MPa，与EVA相比提高了35.4%。EVA/ZB-15复合材料的极限氧指数(LOI)为28.6%，达到UL94 V-0等级。EVA/ZB-15复合材料的热释放速率峰值为272 kW/m²，与EVA相比降低了32.2%；总热释放量为103 MJ/m²，与EVA相比降低了29.9%；产烟总量为15.6 m²，与EVA相比下降了39.1%,EVA复合材料具有较好的阻燃效果。     

基于环三磷腈磷氮阻燃剂的合成及其在聚氨酯泡沫的应用

以六氯环三磷腈、对羟基苯甲醛、苯胺及亚磷酸二乙酯等原料,成功合成阻燃剂六（4-苯胺基次甲基苯氧基-亚磷酸二乙酯基）环三磷腈（HADPPCP）,用于阻燃基于苹果酸多元醇的聚氨酯硬泡。HADPPCP具有良好的热稳定性和成炭性,氮气气氛下的初始分解温度为191.9℃,700℃时的残炭量高到46.8%（质量）。HADPPCP的加入可以改善聚氨酯硬泡的热稳定性、阻燃性能和燃烧行为。添加25%(质量)的HADPPCP可以将聚氨酯泡沫的氧指数从18%提高到25%,最大热释放速率和总热释放量分别从230 kW/m²和20.1 MJ/m²降低至213 kW/m²和16.6 MJ/m²,总产烟量从10.5 m²下降到5.3 m²。     

Ni-MOF与焦磷酸哌嗪对环氧树脂的协同阻燃及抑烟

将含镍金属有机框架材料（Ni-MOF）与焦磷酸哌嗪（PPAP）复配后添加到环氧树脂（EP）中,通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL 94）及锥形量热（CONE）测试研究了材料的阻燃性能及烟释放行为。结果表明,添加6%（质量分数,下同）的PPAP时,材料的LOI值为27.9%,垂直燃烧测试通过了UL 94 V-0级;当PPAP与Ni-MOF以质量比99∶1混合,总添加量为5%时,材料的LOI值达到29.3%并通过了UL 94 V-0级;极少量Ni-MOF的加入,有效提高了材料的阻燃效率。CONE测试表明,在相同阻燃剂添加量下,EP/PPAP/Ni-MOF材料的热释放速率、总热释放量、烟释放速率及总烟释放量,与EP/PPAP材料相比均得到了明显降低;Ni-MOF的引入,降低了材料的燃烧强度,减少了烟气的释放;Ni离子与PPAP受热分解形成的磷酸及多聚磷酸发生交联,将更多的磷留在了凝聚相中,促进了材料形成更加丰富、强度更高的炭层,有效抑制EP燃烧过程中热量和烟气的释放,从而提高了EP材料的火安全性能。     

APP/ADP体系阻燃木塑复合材料研究

选用聚磷酸铵(APP)与二乙基次膦酸铝(ADP)复配用于木塑复合材料(WPC)的阻燃并研究了材料的阻燃性能。结果表明,纯WPC的氧指数(LOI)值为23.5%,当单独添加19%(wt)的APP时,材料通过了垂直燃烧测试UL-94 V-0级,LOI值为28.9%。当APP与ADP以质量比为6∶1复配,阻燃剂总添加量仅为15%(wt)时,材料通过了UL-94 V-0级,LOI值达到了28.7%,表明ADP/APP体系对WPC具有很好的协同阻燃效应。力学性能测试表明,APP/ADP体系的加入对材料的力学性能影响较小。热重分析测试表明,APP/ADP体系促进了材料的初期热降解,但提高了材料的成炭性能。锥形量热测试及扫描电镜对残炭的测试表明,APP/ADP体系的加入使得材料在燃烧过程中形成了膨胀、连续的炭层,很好地抑制了材料的燃烧,使得材料的热释放速率、总热释放量显著降低。     

POSS/DOPO衍生物阻燃改性有机-无机杂化环氧树脂的制备

将低聚倍半硅氧烷(POSS)和一种高效9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)衍生物(D-bp)通过化学键合的方式引入到环氧树脂的固化体系中制备了有机-无机杂化环氧树脂,并对其阻燃性能和力学性能进行分析。结果表明,有机-无机杂化环氧树脂表现出优异的综合性能,当磷含量仅为0.25%时,有机-无机杂化环氧树脂的阻燃级别能达到UL94 V-0级,峰值热释放速率(p-HRR)、总热释放量(THR)和有效燃烧热(EHC)为515.7 kW/m²、157.2 MJ/m²和23.9 MJ/kg,分别降低了45.1%、22.1%和24.4%,力学性能也有明显改善。