EG与IFR复合阻燃ABS协同效应及热失重行为研究

将可膨胀石墨(EG)、P-N型膨胀阻燃(剂IFR)与ABS树脂共混,制作复合阻燃材料。用氧指数(OI)、UL 94测试和锥形量热仪(CONE)探讨了EG与IFR复合阻燃ABS的协同效应。通过热失重分析(TG)研究了阻燃ABS体系的热失重行为。结果表明:EG与IFR协同阻燃ABS,OI达到29%,UL 94为V-0级,热释放速率大幅度降低,EG与IFR复合阻燃ABS具有一定的协同效应;在空气气氛下,EG与IFR可以相互促进成炭,且形成的炭层稳定在,850℃也不会分解。     

EG与IFR复合阻燃EVA的动态燃烧性能和协同效应

将可膨胀石墨(EG)与P-N膨胀阻燃剂(IFR)复合阻燃EVA树脂,通过氧指数(OI)、垂直燃烧测试(UL94)、锥形量热仪(CONE)研究了EG与IFR复合阻燃EVA的协同效应。结果表明:阻燃剂总添加量为30 phr,随着其中EG含量的增加,OI呈先增加后下降趋势,确定EG:IFR=1:1为最佳配比,OI达到36.6%,UL94为V-0级;EG与IFR复合阻燃EVA,热释放速率曲线呈现"前单峰型",为凝聚相阻燃机理;燃烧后形成的炭层结构较致密,表现出一定的协同作用。     

IFR阻燃ABS体系燃烧性能的研究

以均匀设计数学模型为基础,利用计算机辅助系统(CAD),研究膨胀阻燃剂(IFR)三组分,聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺(MEL)对ABS阻燃性能的影响,体系中IFR质量分数为30％.结果表明:MEL用量为30份,APP/PER的质量比约为2/1时,垂直燃烧(UL-94)难燃级别可以达到Ⅴ-0级;固定APP/PER的质量比为2/1,随着MEL用量的增加,极限氧指数(LOI)降低,UL-94垂直燃烧时间增大;通过实验观察,提出“T型头”和“火焰簇”两种燃烧现象,并利用IFR阻燃机理,解释了LOI与UL-94形成竞争关系的原因.     

不同粒径EG阻燃ABS体系燃烧性能和阻燃机理

采用不同粒径可膨胀石墨(EG)作为阻燃剂,添加量为20%,制备了阻燃ABS;研究EG粒径对ABS燃烧性能的影响,并通过CONE、TG对阻燃机理进行研究.结果表明:EG对ABS具有很好的阻燃作用,EG粒径越大.膨胀体积(EV)越大,阻燃效果越好,EG粒径大于48μm时就可有效抑制火焰传播;EG膨胀炭层具有良好耐热性,可保护ABS成炭产物,增加ABS成炭量,EG阻燃ABS具有典型的凝聚相阻燃特征.     

EG和DBDPE/Sb2O3协同阻燃ABS的阻燃性能及机理研究

将可膨胀石墨(EG)与十溴二苯乙烷/三氧化二锑(DBDPE/Sb2O3)复配制备ABS阻燃复合材料,通过锥形量热仪和热重分析等方法研究了EG和DBDPE/Sb2O3协同阻燃ABS的燃烧性能,探讨了二者的协同阻燃机理。结果表明:与纯ABS相比,EG与DBDPE/Sb2O3共用使ABS阻燃复合材料的峰值和平均热释放速率分别下降了73.5%和63.8%,峰值质量损失速率降低52.04%,平均有效燃烧热降低19.96%,成炭量增加;EG阻燃ABS为典型的凝聚相阻燃机理,DBDPE/Sb2O3阻燃ABS为气相阻燃机理,二者并用时可以同时发挥凝聚相阻燃和气相阻燃作用,但以凝聚相阻燃机理为主;热重分析表明EG与DBDPE/Sb2O3具有协同作用,ABS分解峰的峰值热失重速率下降25.2%,二者可以互相促进ABS成炭,EG可以保护ABS成炭产物,提高实际成炭量。     

EG与DBDPE/Sb2 O3复合阻燃ABS热失重行为研究

采用可膨胀石墨(EG)与十溴二苯乙烷(DBDPE)、三氧化二锑(Sb2O3)复合阻燃(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS),通过热重分析研究了阻燃ABS体系的热失重行为。结果表明,DBDPE/Sb2O3改变了ABS的热降解历程,以气相阻燃机理为主;EG对ABS的热降解历程影响不大,形成的炭层有利于阻燃,以凝聚相阻燃机理为主;两者复配可同时在气相和凝聚相起作用,使得ABS的峰值热失重速率均大幅下降,阻燃ABS的极限氧指数可达30%,EG与DBDPE/Sb2O3复合对ABS阻燃具有一定的协同阻燃效应。     

三嗪阻燃剂的合成及阻燃ABS研究

合成了一种含溴、氮的三嗪阻燃剂——2，4，6-三(2，4，6-三溴苯氧基)-1，3，5-三嗪，利用FTIR、NMR和TG对其结构和热分解行为进行了表征，研究了在三氧化锑协效剂的存在下，本阻燃剂和十溴二苯醚对ABS阻燃和力学性能的影响。结果表明，该三嗪阻燃剂的合成产率为99．4％，具有优良的热稳定性，用其阻燃的ABS的阻燃性能和力学性能都优于十溴二苯醚。在该阻燃体系中，低的Sb／Br比有利于提高ABS的阻燃性，氮、溴表现出协同阻燃作用。     

可膨胀石墨阻燃ABS分解成炭性能研究

通过观测可膨胀石(墨EG)的宏观和微观结构,探讨了EG的分解成炭性能,利用热失重分析仪研究了EG与EG阻燃ABS的热失重行为,并采用扫描电镜观察了EG阻燃ABS膨胀炭层的微观结构。结果表明:EG自身膨胀后具有独特的"蠕虫"状结构,使EG炭层具有尺寸效应和负载作用;EG阻燃ABS形成了致密、耐高温的膨胀炭层,发挥隔氧、隔热作用,并且炭层呈现多孔的发泡堆砌结构,结构稳定性提高;EG膨胀炭层的负载催化作用促进了ABS的热氧降解反应和交联成炭反应同,时EG炭层能够保护ABS成炭产物提,高实际残炭量。     

硼酸锌在膨胀型无卤阻燃ABS中的协同作用

采用熔融共混法制备了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)/膨胀型阻燃剂(IFR)/硼酸锌(ZB)无卤阻燃复合材料。利用热重分析仪、氧指数测定仪、扫描电子显微镜等研究了ZB对复合材料热失重行为、阻燃性能、微观结构及力学、加工性能的影响。较低含量的ZB与IFR存在较好的阻燃协同作用,且ZB可促进IFR成炭,使ABS/IFR复合材料的氧指数及其残炭量分别由未加ZB时的27.4%、21.29%提高到30.1%和23.05%。ZB的加入能够提高ABS/IFR复合材料的弯曲性能和加工性能,但对复合材料的冲击、拉伸性能产生了不利影响。     

EG协同三嗪系大分子膨胀型阻燃剂阻燃HDPE研究

研究了EG协同三嗪系大分子膨胀型阻燃剂阻燃HDPE,通过极限氧指数(LOI)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)等测试手段进行了分析。结果表明当EG与APP/CFA/SiO2共同使用阻燃HDPE的氧指数比单独加入两种阻燃剂的氧指数都有所提高,SEM测试表明EG与APP/CFA/SiO2共同使用燃烧后表面形成一层致密的保护层,阻止了聚合物的进一步燃烧。     

膨胀阻燃聚乙烯的研究

将可膨胀石墨（EG）和传统的膨胀阻燃剂（IFR）用于制备膨胀阻燃聚乙烯（PE）,采用极限氧指数对其阻燃性能进行了研究,探讨了2种阻燃剂之间的协同阻燃作用,并采用差示扫描量热仪和红外光谱对其热降解过程和炭层结构分别进行了分析。结果表明,EG和IFR对PE具有很好的协同阻燃作用,当其配比为1:1时,膨胀阻燃PE可获得较佳的阻燃性能,阻燃剂用量仅为30份就可使膨胀阻燃PE的极限氧指数达到31.5 %,远高于单一阻燃体系;在热降解过程中,复合膨胀阻燃体系仍表现出EG和IFR的特征降解过程,热降解成炭由二者的热降解产物构成,证实了二者之间的物理作用机理,物理膨胀炭层和化学膨胀炭层的结合有效增加了炭层的隔热、隔氧作用,有利于阻燃性能的改善。     

膨胀石墨在聚乙烯中阻燃协效作用的研究

以膨胀石墨(EG)与聚磷酸铵(APP)复配组成膨胀型阻燃剂，应用于高密度聚乙烯(PE-HD)中。热分析表明APP／FG的添加使得PE-HD材料的热稳定性增强，降解过程变缓，剩炭率增加。氧指数(LOI)结果表明APP／EG具有良好的阻燃协同作用。扫描电镜(SEM)显示APP／EG的加入可使得PE-HD样品生成连续致密的炭层。同时力学性能研究表明APP／EG对材料的力学性能的影响比其它膨胀型阻燃剂要小。     

可膨胀石墨阻燃HIPS的结构与阻燃性能

采用熔融插层法制备高抗冲聚苯乙烯/可膨胀石墨(HIPS/EG)复合材料。通过扫描电镜研究其微观结构;利用锥形量热仪测试并分析HIPS/EG复合材料的阻燃性能;讨论了EG用量和粒子结构对阻燃性能的影响。结果表明:与纯的HIPS相比,HIPS/EG的热释放速率及其峰值、质量损失速率均明显降低;且随着EG用量的增加和粒子尺寸的增大,阻燃性能更加显著。通过对复合材料的阻燃性能和微观结构的分析,探讨其阻燃机理。     

CaCO_3和EG与APP/PER/ZB体系协同阻燃交联EVAC基复合材料的研究

采用膨胀型阻燃剂[聚磷酸铵/季戊四醇/硼酸锌(APP/PER/ZB)体系]对交联乙烯–乙酸乙烯酯塑料(EVAC)进行阻燃改性,然后分别用CaCO3和可膨胀石墨(EG)进一步优化EVAC/APP/PER/ZB复合材料。采用极限氧指数(LOI)仪、锥形量热仪和扫描电子显微镜(SEM)研究了复合材料的阻燃性能及阻燃机理,并测试了复合材料的力学性能和介电性能。结果表明,随着APP/PER/ZB体系含量的增加,复合材料的LOI逐渐升高,热释放速率峰值、平均热释放速率、热释放总量逐渐降低;拉伸强度、断裂伸长率和介电常数逐渐下降,但介电损耗变化极小。CaCO3和EG优化的复合材料阻燃性能和拉伸性能均比未优化的有所提高,起到一定的协同阻燃效果,其中EG的优化效果最好;CaCO3对复合材料介电性能的影响与APP/PER/ZB体系大致相同,但高频下EG的影响较为显著,均明显降低了复合材料的介电常数和介电损耗峰值。     

表面活性剂与b-MAP的协同作用对聚丙烯阻燃性能的影响

研究了表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(DSAS)和硬脂酸钠(SS)与膨胀型阻燃剂b-MAP的协同作用对聚丙烯阻燃性能的影响。发现适量(4％)的添加表面活性剂可以提高PP／b-MAP阻燃材料的极限氧指数(LOI)，并且使PP／b-MAP燃烧后残炭量增加，同时改变炭层的微观形貌，从而进一步提高材料的阻燃性能。     

Expandable graphite systems for halogen‐free flame‐retarding of polyolefins. I. Flammability characterization and synergistic effect

The use of some types of expandable graphite (EG) as an intumescent flame‐retardant additive in polyolefins was studied using the cone calorimeter test (CCT), thermogravimetric analysis (TGA), the limiting oxygen index (LOI), and the‐UL 94 test and through measurement of EG's mechanical and electrical properties. The present study has shown that some suitable EG systems combined with other organic and inorganic halogen‐free flame‐retardant (HFFR) additives apparently can improve the flame‐retardant capacity with good mechanical properties of polyolefin blends. For linear low‐density polyethylene and/or ethylene vinyl acetate/EG/HFFR blends the limiting oxygen index can reach a rating above 29, and the UL‐94 test can produce a value of V–0. The CCT and TGA data show that the EG and EG/HFFR additives not only promoted the formation of carbonaceous char but also greatly decreased the heat release rate and the effective heat of combustion and increased the residues after burning. The synergistic effect of EG with other HFFR additives, such as zinc borate, the phosphorus–nitrogen compound NP28, and microcapsulated red phosphorus is examined and discussed in detail in this article. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 80: 1181–1189, 2001