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...     

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。     

锥形量热法研究木质素基膨胀型阻燃剂对环氧树脂阻燃抑烟效果

以来自自然界储量第二的木质素作为膨胀型阻燃剂的基体,通过接枝氮、磷元素成功合成碳源、酸源、气源三位一体的木质素基膨胀型阻燃剂（Lig-T）,实现了良好的阻燃性能。将Lig?T按照不同含量添加到环氧树脂（EP）中制备EP/Lig-T复合材料,以锥形量热测试考察复合材料的热稳定性能和阻燃性能,并重点考察复合材料在接近真实火灾事故时的热释放和烟释放规律。结果表明,当Lig-T含量为20 %（质量分数,下同）时,复合材料的热释放速率峰值为1 374 kW/m²、热释放总量为41.63 MJ/m²、烟释放总量为1 634 m²/m²,与EP参比试样的数值相比,均呈现下降的趋势,燃烧结束的残炭率从4.26 %增至10.01 %。基于气相和凝聚相的协效阻燃机理,木质素作为膨胀型阻燃剂的碳源使得复合材料在高温条件下具备更好的成炭效果,在燃烧过程中形成稳定且致密的炭层结构,在实现高效阻燃的同时减少有毒烟气的释放,降低火灾的危害。     

碱式碳酸镁基复合阻燃剂的制备及其阻燃性能研究

采用硅烷表面处理的碱式碳酸镁纳米片和氢氧化镁以及氢氧化铝为复合阻燃剂,通过密炼模压法制备了一系列复配阻燃剂协效阻燃EVA的复合材料。利用拉伸性能测试仪、熔融指数仪、垂直燃烧测试仪和锥形量热仪分别测试了复合材料的力学性能、加工流动性能和阻燃性能,利用热重分析仪测试了复配阻燃剂的热分解行为。结果表明,复配阻燃剂以适当比例协效阻燃EVA在更宽的燃烧温度范围内发生分解,能够起到更好的阻燃效果。并且复配阻燃剂/EVA复合材料的热释放速率和烟释放率大幅度降低,分别为181.06 kW/m²和0.032 m²/s。另外,复配阻燃剂/EVA复合材料的拉伸强度达到9.73 MPa,断裂伸长率为155.07%,每10 min熔融指数为1.00 g,符合电线电缆行业标准。     

装饰用木粉/聚氯乙烯木塑复合材料阻燃抑烟的研究

研究了八钼酸铵以及八钼酸铵与其他阻燃剂复合对木粉/聚氯乙烯木塑复合材料阻燃抑烟性能的影响。结果表明:单独添加八钼酸铵、或者八钼酸铵与其他阻燃剂复合,都可以提高木粉/聚氯乙烯木塑复合材料的阻燃性能;其中添加了水滑石和氢氧化镁复合体系明显降低了热释放速率和烟释放速率,热释放速率降低了27%,烟释放速率降低了60%,显示出更好的抑烟效果。通过烟密度测试验证了1#配方复合体系的抑烟性能,烟密度等级由87降到68。     

EVA/油田污泥/氮-磷阻燃剂复合材料的阻燃性能研究

以富含CaCO_3的油田污泥(OS)为原料,采用熔融共混的方法制备了乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)/OS/氮-磷阻燃剂(N-P)复合材料,并通过锥形量热仪测试(CCT)、极限氧指数(LOI)测试、烟密度测试(SDT)、扫描电镜(SEM)分析、热重分析(TGA)等手段研究了该复合材料的阻燃、抑烟及热降解性能。结果表明:当OS和N-P的添加量分别为45%和5%时,EVA/OS/N-P复合材料具有最低的热释放速率峰值,并且可形成比EVA/OS复合材料更加致密的炭层。适量N-P的添加可提高EVA/OS复合材料的LOI和抑烟性能,EVA/OS/N-P复合材料的LOI最高可达25.3%。此外,EVA/OS复合材料较之EVA/OS/N-P复合材料具有更高的热稳定性。     

ATH和APP对聚乳酸/竹粉复合材料阻燃抑烟性能的影响

利用竹粉和聚乳酸为原料复合制备聚乳酸/竹粉复合材料,分别采用氢氧化铝(ATH)和聚磷酸铵(APP)阻燃剂对聚乳酸/竹粉复合材料进行阻燃抑烟处理并对阻燃处理后的复合材料进行性能测试。结果表明,两种阻燃剂的加入均使复合材料高温下的成炭率提高了约2倍,分别达到了24.7%和25.6%;ATH和APP的加入均有效提高了聚乳酸/竹粉复合材料的阻燃性能;其中,APP对复合材料燃烧过程中热量释放的抑制明显,其热释放速率在燃烧100s以后下降了近2倍,约为150kW/m2,但生烟量大;而ATH对复合材料的抑热效果不及APP,但抑烟效果显著,平均烟释放速率只有约0.02m2/s。     

晶须增韧EVA/PE⁃LD/ATH复合材料的阻燃性能研究

制备了晶须增韧乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/低密度聚乙烯/氢氧化铝（EVA/PE-LD/ATH）复合材料,通过扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TG）、氧指数仪、锥形量热仪（CCT）、万能拉力机和高阻计等对添加不同晶须的EVA/PE-LD/ATH复合材料的微观结构、阻燃性能、力学性能和电学性能进行了表征。结果表明,ATH颗粒在复合材料中未出现明显团聚,复合材料中晶须呈交错分布并与基体界面结合致密;晶须对复合材料阻燃性能的提高源于晶须热解产物网络状骨架对炭层的增强作用;碱式硫酸镁晶须（MHSH）、硼酸铝晶须（ABW）和硫酸钙晶须（CSW）添加质量比为13.5∶6.75∶6.75的复合材料的800 ℃质量保留率为32.7 %,极限氧指数为26.8 %,热释放速率峰值为364.4 kW/m²,总热释放量为20.8 MJ/m²,总烟释放量为187.2 m²/m²,阻燃性能相对最优;MHSH具有降低复合材料热释放速率峰值、总烟释放量和增强复合材料拉伸强度的作用,而CSW能够延迟点燃时间,减弱出现轰燃的趋势,但增大了总烟释放量,同时,CSW还具有提高复合材料断裂伸长率的增韧作用;混合晶须对复合材料拉伸强度、邵氏硬度和电绝缘性能的影响有限。     

无卤氮磷系阻燃剂对阻燃三元乙丙橡胶胶料性能的影响

以三元乙丙橡胶(EPDM)为主体材料,分别采用5种无卤氮磷系阻燃剂FR-680,206,AT-903C,FR35RP和FR21RP(用量为110份)制备阻燃EPDM胶料,考察5种无卤氮磷系阻燃剂对EPDM胶料性能的影响。结果表明：5种无卤氮磷系阻燃剂均能明显提高EPDM硫化胶的阻燃性能,EPDM硫化胶的极限氧指数均在30%以上;填充阻燃剂FR-680和FR35RP的EPDM硫化胶具有优异的物理性能,但其阻燃性能相对较差;填充阻燃剂FR21RP的EPDM硫化胶的拉伸强度为7.0 MPa,极限氧指数为39%,总热释放量最大值为83.43 MJ·m^-2,总烟释放量最小值为462.42 m²·m^-2,其综合性能最佳。     

CONE法研究聚磷酸铵和硼酸对环氧树脂复合材料的阻燃作用

采用锥形量热法研究了聚磷酸铵(APP)、硼酸及由这两者组成的复配阻燃剂对环氧树脂(EP)复合材料燃烧性能的影响.结果表明:APP可使EP复合材料燃烧时的热释放量和烟释放量大大降低,到495s时累积热释放量为27.3MJ/m2,烟产生速率为2243m2/m2,与未阻燃EP复合材料相比分别下降了37%和49%,阻燃抑烟效果显著;硼酸推迟EP复合材料热解时间,延缓了烟尘和有毒气体的释放;APP与硼酸之间存在着协同阻燃作用,APP在燃烧前期催化EP成炭,硼酸降低燃烧后期的累积热释放量.     

单分子阻燃剂MPP的合成及其对醇酸树脂的阻燃抑烟

用多聚磷酸、季戊四醇和三聚氰胺合成单分子磷-氮系膨胀型阻燃剂——季戊四醇多聚磷酸酯蜜胺盐(MPP),采用傅里叶变换红外光谱仪表征了其分子结构,采用锥形量热仪和烟密度测定仪评价了MPP对醇酸树脂的阻燃和抑烟特性。结果表明:MPP对醇酸树脂的阻燃性能优于聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺构成的传统三组分膨胀型阻燃剂(IFR),有机蒙脱土(OMMT)以及IFR/OMMT复合阻燃剂。w(MPP)为30%时,醇酸树脂的热释放速率峰值从839.65 k W/m2降至251.89 k W/m2,总热释放速率从50.98 MJ/m2降至25.19 MJ/m2,动态生烟速率和有焰燃烧条件下的静态生烟速率降低,无焰燃烧条件下的静态生烟速率增大。     

水滑石在二乙基次膦酸铝阻燃PA66/GF材料中的应用

采用双螺杆挤出造粒工艺制备二乙基次膦酸铝(AlPi)阻燃玻璃纤维增强尼龙66(PA66/GF)复合材料，研究水滑石替换传统三聚氰胺聚膦酸盐(MPP)对复合材料综合性能的影响。结果表明：水滑石含量增加会导致复合材料拉伸强度及悬臂梁缺口冲击强度降低，水滑石添加质量分数为6%时，复合材料拉伸强度由122 MPa降低至114 MPa,悬臂梁缺口冲击强度由8.3 kJ/m²降低至7.6 kJ/m²,但弯曲强度及弯曲模量有所增加。当水滑石添加质量分数超过6%时，燃烧后碳层强度及致密性明显提升，材料可获得稳定的V-0阻燃等级。锥形量热测试分析进一步证明水滑石的引入可以降低引燃时间(TTI)、平均热释放速率(mHRR)和总热释放量(THR),参与提升碳层强度及致密性，改善复合材料阻燃性能。     

焦磷酸哌嗪协同次磷酸铝阻燃聚丙烯复合材料性能

为提高聚丙烯(PP)的阻燃性能,以焦磷酸哌嗪(PAPP)和次磷酸铝(AHP)为原料,通过熔融挤出的方式制备了不同质量比的PP复合材料,采用极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、热重分析(TG-DTG)、锥形量热(CONE)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对PP复合材料热稳定性及阻燃抑烟性能进行分析,研究PAPP和AHP不同配比对阻燃性能的影响。结果表明,PAPP和AHP膨胀阻燃剂的加入大幅提升了PP复合材料的阻燃抑烟性能,当PAPP和AHP质量比为4∶1,总添加量为25%时,PP复合材料LOI达到31.5%,通过UL94垂直燃烧V-0级,800℃残炭率为23.16%,说明PAPP和AHP两者发挥了较好的协同阻燃作用。此外,其热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP)都得到大幅降低,SEM结果表明阻燃成分在PP复合材料表面形成了连续、致密的膨胀炭层,提升了材料的阻燃和抑烟性能。     

壳聚糖/聚磷酸铵膨胀阻燃PP的阻燃及抑烟性能

为了提高聚丙烯(PP)的阻燃和抑烟性能,将壳聚糖(CS)作为膨胀型阻燃剂的碳源、聚磷酸铵(APP)作为膨胀型阻燃剂的酸源和气源,在此基础上通过熔融共混的方法制备了PP/CS/APP复合材料。采用极限氧指数仪、锥形量热仪等仪器研究了PP/CS/APP复合材料的的抑烟性及阻燃性。研究结果表明:CS/APP添加量为30%时,复合材料的极限氧指数值最大可达28.1%;且复合材料在烟气释放总量、CO和CO_2排放上明显降低,抑烟性得到了提升;热释放速率峰值、平均热释放速率值、平均有效燃烧热值、总热释放量值降低,成炭率升高,PP/CS/APP复合材料更难点燃;火灾性能指数明显提高,阻燃性能得到了大幅度提升,火灾蔓延指数显著减小,同时火灾危险性也相应降低。     

海泡石与APP对PVC/竹粉复合材料的阻燃抑烟机理

将海泡石(SEP)和聚磷酸铵(APP)同时加到聚氯乙烯(PVC)/竹粉复合材料中,考察SEP和APP对复合材料的协效阻燃抑烟作用及力学性能的影响。结果表明,在锥形量热实验中,热释放速率峰值相对减少42.8%,平均热释放速率和总热释放量相对减少29.5%和25.7%,总烟释放量相对降低了12.2%,一氧化碳平均产率相对降低了42.0%;扫描电子显微镜分析发现,APP具有催化成炭并形成膨胀泡沫炭层的作用,而SEP具有吸附聚集诱导成炭的作用;APP的阻燃机理主要属于气相阻燃机理,SEP的阻燃机理主要属于凝聚相阻燃机理;弯曲性能测试结果表明,SEP与APP对PVC/竹粉复合材料具有协同颗粒增强作用;拉伸性能测试结果表明,SEP对PVC/竹粉复合材料的塑性变形能力的损害比APP小。因此,SEP与APP联用能够对PVC/竹粉复合材料进行有效的阻燃抑烟,同时也能增强复合材料的力学性能。     

卡拉胶/金属氧化物协同聚磷酸铵制备阻燃天然橡胶

将卡拉胶(KC)、聚磷酸铵(APP)分别和Fe2O3、CuO、Al2O3、MnO24种金属氧化物(MO)三者复配构成的协同阻燃剂(KC/MO/APP)加入到天然橡胶(NR)中,制备了NR/KC/MO/APP复合材料.通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热(CCT)测试了其阻燃性能.结果表明,NR/KC/MO/APP复合材料的阻燃等级均达到UL-94 V-0级,LOI在26.5％～27.3％之间,具有较好的阻燃性.与NR相比,NR/KC/CuO/APP复合材料的热释放速率峰值和总热释放量分别下降了63.7％和42.0％.同时KC/MO/APP还有抑烟作用,NR/KC/Fe2O3/APP复合材料总烟释放量比NR下降了35.0％,处于最低水平.TGA结果显示,NR/KC/CuO/APP复合材料800℃时的残炭量(W800)达到34.85％,比NR/APP提高了28.7％.NR/KC/MO/APP复合材料炭层更致密,表明KC/MO与APP的协同作用对形成稳定炭层起着重要作用.另外,NR/KC/MnO2/APP复合材料力学性能最优,其拉伸强度和断裂伸长率比NR/APP分别提高32.6％和20.9％,表明MnO2的加入可弥补阻燃剂对NR造成的力学性能损失.     

PVC阻燃抑烟的研究进展

介绍了聚氯乙烯(PVC)的热降解机理及燃烧特性。综述了PVC阻燃抑烟剂(如阻燃增塑剂、金属化合物、含硼阻燃剂、微胶囊红磷和无机填料等)的研究,特别提及了一些过渡金属(如Mo、Cu与Fe的化合物)在PVC抑烟中的明显作用。比较了各种阻燃抑烟方法的优缺点。采用阻燃剂和抑烟剂复合对PVC协同阻燃抑烟是未来的研究方向。     

锡酸锌/羟基锡酸锌协同阻燃硬质聚氨酯泡沫的性能

将膨胀石墨(EG)-氢氧化铝(ATH)-甲基膦酸二甲酯(DMMP)复合阻燃剂分别与锡酸锌(ZS)、羟基锡酸锌(ZHS)进行复配,制备出阻燃硬质聚氨酯泡沫(PRUF)复合材料,采用热重分析、极限氧指数(LOI)、锥量测试、扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)测试分析了阻燃PRUF的阻燃和抑烟性能,通过压缩强度、比强度、表观密度和导热系数研究了其物理-机械性能。结果表明,ZS、ZHS能起到良好的协同作用,有效提升PRUF的阻燃抑烟性能,当ZHS质量分数为4%时,PRUF的阻燃和抑烟性能相比原样提升最显著。     

干法合成POSS基环交联聚磷腈阻燃环氧树脂实验研究

以六氯环三磷腈和八对氨基苯基-POSS为反应原料,干法制备POSS基环交联聚磷腈阻燃剂POSS@HCCP,用于阻燃环氧树脂(EP)。结果表明：当POSS@HCCP的添加量为6%,EP/POSS@HCCP的极限氧指数(LOI)达到30.9%,且UL-94通过V-0级,其热释放速率峰值(pHRR)、总热释放量(THR)、总烟气释放量(TSP)分别为477.1 kW/m²、69.5 MJ/m²和23.2 m²,相比纯EP,分别降低58.4%、21.4%和49.2%。将EP/POSS@HCCP在水中浸泡72 h后,LOI仍达到30.1%,且UL-94通过V-0级,表现良好的耐水性能。     

粉煤灰及其与红磷复配阻燃EVA复合材料的性能

以乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)为基体树脂,粉煤灰(FA)为复配阻燃剂,通过添加协效阻燃剂红磷(RP)制得EVA/FA/RP复合材料。采用极限氧指数(LOI)测试、锥形量热仪测试、烟密度测试等研究了复合材料燃烧性能和生烟性能,并探讨了其阻燃及抑烟机理。结果表明:w(EVA)为50%,w(FA)为47%,w(RP)为3%时,制备的复合材料的LOI最高,达到了25.6%;与纯EVA相比,复合材料的热释放速率、质量损失、烟生成速率均显著降低,表现出良好的阻燃性能;在点火和未点火情况下,复合材料均表现出良好的抑烟性能。