石墨烯/黑磷纳米复合粒子对环氧树脂阻燃与热稳定性能的影响

近年来,具有蜂窝状褶皱片层结构的黑磷(BP)在阻燃高分子复合材料领域展现出潜在的应用前景.本工作采用高能球磨方法制备出石墨烯/黑磷纳米复合粒子(G-BP),以拉曼光谱与X射线衍射表征其结构,并利用极限氧指数(LOI)、UL 94垂直燃烧测试和热重分析探究G-BP含量对环氧树脂基体热稳定性与阻燃性能的影响.结果表明:在环氧树脂中添加2％G-BP,其高温残炭量从14.8％提高至25.3％,LOI提高至25.5％,且UL 94垂直燃烧等级达到V1级;G-BP添加量为5％时,环氧树脂的LOI达27.5％,且UL 94垂直燃烧等级通过V0级.G-BP通过气固双相阻燃协同机理,明显改善了环氧树脂的成炭性与阻燃性.     

阻燃香蕉纤维增强聚乳酸复合材料的热老化性能研究

以偶联剂处理过的香蕉纤维、聚乳酸为原料,添加膨胀型阻燃剂制备阻燃香蕉纤维增强聚乳酸复合材料。研究了复合材料老化前后的力学性能、燃烧性能、热性能、红外光谱特征和表面形貌。结果表明:老化12d后,复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别降低了90.7%和74.4%;复合材料的燃烧性能也逐渐降低;TG、SEM、FT-IR分析结果均表明,随着热老化时间的延长,复合材料发生了部分降解。     

芳纶浆粕对膨胀阻燃聚丙烯性能影响

采用芳纶浆粕(PPTA-pulp)对膨胀阻燃聚丙烯(PP)进行增强改性,通过一步共混法制备了PPTA-pulp-膨胀型阻燃剂(IFR)/PP阻燃复合材料,考察了PPTA-pulp用量对PPTA-pulp-IFR/PP复合材料的力学性能、阻燃性能及热稳定性能的影响。结果表明,当硅烷偶联剂KH-550处理的PPTA-pulp质量比为5%时,膨胀阻燃复合材料的力学性能达到最佳: 拉伸强度40.0 MPa,冲击强度56.9 J·m^-1,极限氧指数LOI 28%,垂直燃烧等级达到UL-94 V-0级。复合材料的热稳定性能提高,炭残余量增加。SEM观察表明,PPTA-pulp经KH-550处理后,浆粕纤维与基体树脂的结合性较好。     

次磷酸铝对木粉/高密度聚乙烯复合材料阻燃及力学性能的影响

以次磷酸铝(AHP)为阻燃剂对高密度聚乙烯(HDPE)基木塑复合材料进行阻燃改性。采用锥形量热、垂直燃烧、极限氧指数(LOI)系统评价复合材料的阻燃性能。通过拉伸强度、无缺口冲击强度、弯曲强度等测试,探讨了复合材料的力学性能。并通过热失重分析、扫描电镜对AHP阻燃木粉/HDPE(WF/HDPE)复合材料的机理进行分析。结果表明,AHP、木粉(WF)及WF中的结合水构成膨胀阻燃体系,AHP质量分数为30%时,WF/HDPE复合材料达到垂直燃烧V-0级别,LOI值达到25.5%,阻燃性能显著提高。AHP的加入使WF/HDPE复合材料的力学性能有所下降。     

有机蒙脱土与膨胀阻燃剂协同阻燃聚丙烯

分别以膨胀型阻燃剂(IFR)为主阻燃剂、有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂,对聚丙烯(PP)进行阻燃改性。采用UL-94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)、热失重(TG)及拉伸等测试分别表征PP/IFR/OMMT复合材料的阻燃性能、热稳定性能及力学性能,研究了IFR和OMMT对PP阻燃性能、力学性能和热稳定性能的影响。通过红外线光谱仪分析了试样物质组成及扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的外观形貌。结果表明:OMMT的加入,使PP/IFR复合材料体系的热稳定性和阻燃性能得到极大提高。当添加2%(质量分数)OMMT,PP/IFR/OMMT复合材料的LOI值从18%上升到23%,阻燃级别从NR提升到V-0,并且无熔滴滴落,同时复合材料的力学性能也较好,拉伸强度达到34.46MPa,断裂伸长率能达到107.19%。     

甲基乙基次膦酸铝/环氧树脂阻燃复合材料性能

以甲基乙基次膦酸铝(Al(MEP))作为环氧树脂(EP)的阻燃剂, 制备了Al(MEP)/EP复合材料, 利用垂直燃烧和氧指数法研究了Al(MEP)/EP复合材料的阻燃性能; 探讨了不同组成的Al(MEP)/EP复合材料的弯曲强度和冲击强度; 采用红外光谱(FTIR) 、 TGA 、 DSC、 SEM分别对样品的结构、 热稳定性、 玻璃化转变温度(T_g) 和形貌进行了分析。 结果表明, Al(MEP)的质量分数为15%时, Al(MEP)/EP复合材料的氧指数值(LOI)即可达到32.5%, 垂直燃烧达到UL 94 V-0级。此外, 各种组成的复合材料的力学性能较好、 热稳定性能优良。     

纳米二氧化钛含量对秸秆/聚乳酸复合材料性能的影响

目的 为改善纤维增强聚乳酸(PLA)复合材料增强相与基体相之间差的界面结合。方法 以秸秆粉(SP)为填料,纳米二氧化钛(TiO2)作为界面改性剂,构建SP/PLA复合材料相容界面,通过力学性能测试、吸水率测试、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析法(TGA)等表征手段,探究不同含量纳米二氧化钛对SP/PLA复合材料力学性能和界面相容性的影响。结果 研究发现,纳米二氧化钛的质量分数为2.0%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别达到42.78 MPa和91.25 MPa,其耐水性能、结晶度、耐热性能也达到最好。结论 纳米二氧化钛可有效提高秸秆/聚乳酸复合材料的性能。     

氧化锌/改性聚乳酸复合材料的制备与性能研究

聚乳酸与二聚水杨酸内酯发生接枝反应生成改性聚乳酸,纳米级氧化锌、改性聚乳酸、少量碳纳米纤维以一定配比,采用接枝共聚—共混法制得纳米级氧化锌/改性聚乳酸复合材料。对复合材料进行表征和测试,结果表明:制得的纳米级氧化锌/改性聚乳酸复合材料分子量分布均匀,性能优良;拉伸强度比未改性聚乳酸明显提高,拉伸强度最高可达到36.64MPa;吸附时间在8h时,吸附率最大达到22%。纳米级氧化锌/改性聚乳酸复合材料在医疗领域具有较好的应用前景。     

阻燃级黄麻短纤维/聚乳酸复合材料的制备及性能研究

采用具有良好降解性的黄麻短纤维作为增强材料,生物可降解材料聚乳酸作为基体,制备了可降解的黄麻/聚乳酸复合材料。对复合材料的力学性能,耐热性能以及阻燃性能等进行了测试,结果表明,相对与纯聚乳酸,黄麻纤维的加入使复合材料的力学性能和耐热性能有明显提高,阻燃体系的加入使复合材料具有良好的阻燃性能,可达到UL94V0级,但阻燃剂的加入一定程度上降低了复合材料的力学性能及热变形温度。     

膨胀阻燃剂的分布对PBS/TPU共混物阻燃性能的影响

以聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)为原料组成的膨胀阻燃剂(IFR),以热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为聚合物成炭剂，采用熔融共混法对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行阻燃改性，并考察IFR分布位置对PBS/TPU共混物阻燃性能的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、锥形量热分析、热重分析、流变性能测试和扫描电子显微镜(SEM)等对PBS/TPU/IFR阻燃复合材料进行了测试与表征。结果表明：成炭剂TPU的加入，可显著地提高PBS/IFR共混体系的阻燃性能，如当体系中不含TPU时，IFR含量为20%时，PBS/IFR共混体系的LOI为20.0%,UL 94垂直燃烧等级为无等级；而当体系中加入TPU后，不管IFR分布位置如何，其LOI可达28%左右，UL 94垂直燃烧等级为V-2。在IFR含量为25%时，IFR的分布位置对阻燃性能也有影响，当IFR直接分布于PBS相时，其UL 94垂直燃烧等级为V-0,优于IFR分布于TPU相的V-2级。     

玻纤增强PA6复合材料阻燃性能研究

以氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)、二乙基次膦酸铝(ADP)为阻燃剂,制备了玻纤增强阻燃聚酰胺6(PA6)复合材料。结果表明:以MH和ATH复配做阻燃剂,当m(MH)∶m(ATH)=3∶1(总量72份)时,玻纤增强PA6/MH/ATH复合材料的拉伸强度为100.97MPa,弯曲强度为156.27MPa,极限氧指数可达到31.7%,垂直燃烧测试结果为UL94V-2。通过实验还考察了ADP与其他阻燃剂复配对复合材性能的影响,结果表明:MH与ADP复配协效作用不明显,ATH与ADP复配协效作用明显;以ATH和ADP复配做阻燃剂,当m(ATH)∶m(ADP)=5∶1时,玻纤增强PA6/ATH/ADP复合材料拉伸强度为103.02MPa,弯曲强度为123.49MPa,极限氧指数可达到37%,垂直燃烧测试结果为UL94V-0。热重分析表明,800℃时PA6/MH/ATH复合材料的残炭率可达到45.93%,PA6/ATH/ADP复合材料的残炭率达到43.51%;扫描电子显微镜下观察到复合材料燃烧时出现氧化膜及碳层;PA6/ATH/ADP复合材料通过850℃灼热丝性能测试。     

新型磷系阻燃剂四苯基双酚A二磷酸酯阻燃ABS的应用研究

利用自制的四苯基双酚A二磷酸酯(BDP)及其复配体系制备了阻燃ABS,研究了阻燃ABS的物理机械性能、氧指数(LOI)和垂直燃烧测试性能(UL94)、材料的阻燃性能和烟气释放。试验结果显示:酚醛树脂(NP)的加入可提高BDP阻燃体系的成炭效果,采用BDP/NP=20%/5%的体系阻燃ABS,材料的冲击性能下降了12.00%,LOI达到29.50%,UL94阻燃性能达到V-0级,av-HRR和pkHRR分别下降了46.40%和40.45%,TTI延长30 s,FGI下降了50.75%,6 min内的SEA上升了31.30%,600℃时成炭率为7.19%;采用BDP/NP/APP=20%/5%/5%时,材料的冲击性能降幅为36.00%,LOI最大可达30.10%,UL94阻燃性能为V-0级,av-HRR和pkHRR最大分别下降50.11%和55.58%,TTI延长35 s,FGI最大降幅为64.32%,6 min内的SEA升幅为20.52%,600℃时成炭率为11.15%;采用BDP/NP/纳米SiO2=20%/5%/7%时,材料的冲击性能上升了20.00%,LOI达到31.20%,UL94阻燃性能达到V-0级,av-HRR和pkHRR分别下降了49.45%和58.09%,TTI延长45 s,FGI降幅为68.34%,6 min内av-SEA升幅为13.00%,600℃时成炭率为16.37%,阻燃ABS的综合性能最好。     

无卤阻燃增韧尼龙612/EOPE-g-MA/MPP复合材料的制备

以马来酸酐功能化的乙烯-α-烯烃共聚物(EOPE-g-MA)为弹性体,三聚氰胺多聚磷酸盐(MPP)为阻燃剂在双螺杆挤出机中制备了无卤阻燃增韧尼龙612/EOPE-g-MA/MPP复合材料。测定了该复合材料的极限氧指数(LOI)。实验结果表明,当EOPE-g-MA、MPP的质量分数分别为15%和20%时,复合材料的LOI为31%,垂直燃烧通过UL94V-0级,缺口冲击强度是纯尼龙612的4.6倍,实现了在不使用卤元素阻燃剂并且保证该复合材料力学性能的前提下,大幅度提高该材料阻燃性能的要求。     

Nano-Sb2O3/BEO/PP复合材料阻燃性能

球磨混入溴化环氧树脂(BEO)和改性nano-Sb_2O_3以提高聚丙烯(PP)的阻燃性能,采用垂直燃烧(UL94)和极限氧指数(LOI)研究nano-Sb_2O_3/BEO/PP复合材料的阻燃性能,用扫描电镜(SEM)分析燃烧产物微观形貌,借助傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)研究Sb-Br阻燃体系协同作用机理。结果表明:改性nano-Sb_2O_3与BEO的反应可延长Br·在燃烧区的时间,从而消耗更多OH·和H·达到阻燃的目的。当改性nano-Sb_2O_3含量为7%(质量分数,下同),BEO含量为21%时,nano-Sb_2O_3/BEO/PP复合材料具有优异的阻燃性能,其极限氧指数值为28.6%,垂直燃烧等级UL94为V-0级。     

三聚氰胺聚磷酸盐/笼状季戊四醇磷酸酯协效阻燃聚丙烯/稻壳复合材料的研究

利用三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)的阻燃协效作用,复配成膨胀型阻燃剂(IFR)对聚丙烯(PP)/稻壳(RH)复合材料进行阻燃。研究了MPP与PEPA复配比例对PP/RH复合材料阻燃性能的影响。采用垂直燃烧(UL-94)和极限氧指数(LOI)研究了阻燃PP/RH复合材料的阻燃性能,采用热重分析研究阻燃PP/RH复合材料的热分解过程,采用扫描电镜(SEM)观察阻燃PP/RH复合材料燃烧后炭层的形貌。结果表明:当MPP/PEPA总用量为20%(wt%,质量分数),PEPA和MPP的质量分数比为1∶4时,阻燃PP/RH复合材料的LOI值为29.7%,垂直燃烧UL-94通过V-0级,PP/RH复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别增加了42.3%和53.6%。热重结果表明:MPP/PEPA复配能够延缓PP/RH体系中PP的分解,并提高了材料的成炭性,使PP/RH复合材料800℃下的残炭率由16.3%提高到了30.3%,残炭率升高了14.0%。通过SEM观察得到:两者复配使PP/RH复合材料燃烧后形成了致密均匀的多孔炭层,从而提高了PP/RH复合材料的阻燃性能。     

笼状季戊四醇磷酸酯-可膨胀石墨协同阻燃天然橡胶

以笼状季戊四醇磷酸酯（PEPA）和可膨胀石墨（EG）构成协同阻燃体系添加到天然橡胶（NR）中制备EG-PEPA/NR复合材料。通过极限氧指数（LOI）和垂直燃烧（UL-94）测试、热失重和锥形量热分析、拉伸测试及残炭的SEM观察和FTIR检测,考察了不同质量配比的PEPA和EG对EG-PEPA/NR复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,当PEPA与EG以33：7的质量比添加到NR中时,EG-PEPA/NR复合材料的阻燃性能和力学性能最好。EG-PEPA/NR复合材料的LOI达到28.1%,UL-94达到V-0级,600℃时残炭量从27.5%提高到33.6%,总热释放量和热释放速率峰值分别为96.2 MJ·m^-2和512.4 kW·m^-2,相比于纯NR分别降低了22.2%和40.3%,拉伸强度和断裂伸长率也分别达到13.8 MPa和368%。     

亚麻纤维增强聚乳酸可降解复合材料的制备与性能

将制浆造纸用亚麻短纤维与聚乳酸(PLA)熔融共混,用注塑方法成型亚麻纤维/聚乳酸复合材料试样。通过差示扫描量热实验(DSC)、动态力学性能测试(DMA)、热重分析(TGA)和力学性能测试等方法,研究了聚乳酸和亚麻纤维在不同质量配比下,复合材料热性能、动态力学性能和力学性能的变化规律。随着亚麻纤维的加入,复合材料的结晶度增大,热稳定性增强,储能模量得到提高,力学性能也有了明显变化:纤维含量为20%时,拉伸强度为45.88 MPa,比纯PLA的增加了21%;同时,弯曲模量的增幅达到30%。     

纳米膨胀阻燃季戊四醇二磷酸酯双磷酰蜜胺有机改性蒙脱土/聚乳酸复合材料的制备及阻燃性能

将一种高效膨胀型无卤阻燃剂季戊四醇二磷酸酯双磷酰蜜胺(SPBDM)和有机改性蒙脱土(OMMT)添加到高分子量聚乳酸(PLA)中,熔融共混制备纳米膨胀型阻燃聚乳酸复合材料(SPBDM-OMMT/PLA)。采用XRD、TEM研究了纳米粒子的形态分布,并用热重分析法(TGA)、氧指数测试(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)探讨了该纳米阻燃SPBDM-OMMT/PLA复合材料的热性能和阻燃性能。研究表明,OMMT在PLA基体中有较好的分散性,高分子链插入层状硅酸盐片层间,形成了剥离型或插层型复合材料;相比纯PLA,加入SPBDM后改善了OMMT/PLA的高温热稳定性,最大热分解温度均向高温移动,且高温残炭质量分数大幅度提高;当SPBDM和OMMT质量分数分别为10.0%和1.0%时,纳米阻燃SPBDM-OMMT/PLA复合材料能达到较好的阻燃效果,LOI数值高达32%,相应垂直燃烧等级达UL-94V-0级。     

二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵的合成及在环氧树脂中的应用

以二氨基二苯甲烷(DDM)和聚磷酸铵(APP)为原料,通过离子交换反应合成二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵(DDP),利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振对DDP结构进行了表征。将DDP作为阻燃剂、DDM作为固化剂制备阻燃环氧树脂,通过极限氧指数仪、UL94垂直燃烧仪、锥形量热仪、热重分析和力学性能测试仪分别对阻燃环氧树脂的阻燃性能、成炭行为、热稳定性和力学性能进行了研究。结果表明,DDP在环氧树脂中表现出优异阻燃性能,添加15%的DDP可使环氧树脂的总释放热和峰值热释放速率下降32.3%和40.8%,LOI值达到37.1%并通过UL94 V-0级。热重分析表明,DDP有效增强了环氧树脂的成炭能力,当DDP质量分数为15%时,阻燃环氧树脂在800℃时的成炭量达到34.0%。力学性能分析表明,相同添加量的DDP相比于APP能赋予环氧树脂更佳的力学性能,其中15%DDP阻燃环氧树脂的拉伸强度达到35.9 MPa、弹性模量达到3844.7 MPa。     

植酸钙/聚磷酸铵膨胀阻燃剂对增韧改性聚乳酸性能的影响

针对难以同时获得具有高阻燃性和高韧性聚乳酸(PLA)的现状,文中将聚磷酸铵和植酸钙复配形成膨胀阻燃剂加入到通过动态硫化法制备的韧性聚乳酸/不饱和聚酯共混物中(TPLA),详细研究了二者配比对TPLA阻燃性能、燃烧行为、热性能以及力学性能的影响。热重分析表明,该膨胀阻燃剂的引入并没有破坏TPLA的热稳定性,反而提高了其高温残炭量。极限氧指数(LOI)、垂直燃烧和锥形量热测试结果显示,该复配阻燃剂对TPLA表现出优异的阻燃性能,添加质量分数10%聚磷酸铵和5%植酸钙后,TPLA可以通过UL-94V-0级,LOI达到27%;与纯PLA相比,改性后TPLA的峰值热释放速率和总热释放分别下降57.5%和69.5%。力学测试结果表明,阻燃TPLA的断裂伸长率和缺口冲击强度相比聚乳酸有大幅上升,分别为聚乳酸的7.6倍和6.5倍。