磷氮阻燃剂GAP-DOPO的合成及其对环氧树脂阻燃性能

以3-氨基苯酚、戊二醛及9,10-2H-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)为原料,制备了一种磷氮阻燃剂1,5-双(3-羟基苯氨基)-1,5-双{二苯并[c,e][1,2]氧杂膦-6-氧化物}戊烷(GAP-DOPO),对中间体1,5-双(3-羟基苯基亚胺基)戊烷(GAP)和GAP-DOPO的物料配比、溶剂用量、反应温度和反应时间进行了单因素考察,GAPDOPO的最佳合成条件为:n(GAP)∶n(DOPO)=1.0∶2.1,溶剂用量为GAP质量的10倍,反应温度为90℃,反应时间为6 h。通过FTIR、~1HNMR与TGA对阻燃剂的结构及热性能进行了表征;将GAP-DOPO用于阻燃环氧树脂(E-51),制备了3种阻燃环氧树脂复合材料EP1、EP2和EP3,并用TGA、SEM对复合材料的热性能及残炭结构进行了表征,使用垂直燃烧测试仪对试样进行了燃烧测试。结果表明:当w(GAP-DOPO)=30%时,EP3可通过UL94 V-0级测试;TGA结果显示,在800℃(N_2氛围)下,EP3残炭率为21.5%,与纯环氧树脂的16.3%相比,提高了31.9%;SEM结果表明:阻燃剂的加入能够明显改善环氧树脂燃烧后残炭形貌,GAP-DOPO能够提高环氧树脂的阻燃性能。     

新型含磷阻燃剂的合成及其阻燃环氧树脂的性能

以苯基磷酰二氯、对羟基苯甲醛、对氨基苯酚及DOPO为原料成功合成了一种新型含磷阻燃剂二[4-(对羟基苯胺-磷杂菲-亚甲基)苯氧基]苯基氧化膦(DOPO-PPO),通过傅里叶红外光谱(FTIR)测试对其结构进行了表征。通过热重分析测试(TGA)研究了产物的热稳定性、热降解行为及成炭性能,结果表明:合成产物的起始热分解温度为280℃,在700℃时的残炭量为36.0%,表明该阻燃剂具有较好的热稳定性和成炭性能。将合成的阻燃剂添加到环氧树脂中,以二氨基二苯硫砜(DDS)为固化剂制备阻燃环氧树脂固化物,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TGA测试研究了材料的热稳定性及成炭性能,通过耐水测试研究了材料的耐水性能,通过扫描电镜(SEM)研究了炭层的形貌。测试结果表明:当阻燃剂的添加量为14%时,此时材料中含磷质量分数仅为1.1%,材料通过了垂直燃烧测试的UL-94 V-0级,氧指数达到了33.5%,表现出良好的阻燃效率。热重分析测试结果表明:阻燃剂的加入促使材料提前降解,同时提高了材料的成炭性能,在700℃时材料的残炭量由14.1%提高到了27.8%。耐水测试表明:阻燃剂的加入降低了材料的吸水率,耐水测试后材料依然保持良好的阻燃性能。SEM测试表明:阻燃剂的加入使材料在燃烧过程中形成了更加均一、致密的炭层,很好地保护了下层材料,从而提高了环氧树脂材料的阻燃性能。     

三嗪膨胀阻燃硬质发泡聚氨酯材料的制备及性能研究

将自行研究生产的三嗪膨胀阻燃剂(IFR)添加到聚氨酯中制备阻燃硬质发泡聚氨酯(RPUF)材料,通过极限氧指数(LOI)研究了材料的阻燃性能,通过热重分析(TGA)测试研究了材料的热稳定性和成炭性能,通过扫描电镜(SEM)的测试了材料的泡孔结构及燃烧后炭层的表面形貌,同时还研究了阻燃剂添加量对材料的阻燃性能及压缩强度的影响。结果表明:纯RPUF材料的氧指数仅为18.7%,在空气中极易燃烧。当阻燃剂的添加量为25%时,材料的氧指数值提高到了26.1%,同时IFR的加入使得RPUF材料的压缩强度显著提升。TGA结果表明:阻燃剂的添加使得材料的起始热分解温度有所降低,但材料的残炭量得到了很大程度的提高。SEM结果表明:阻燃剂的加入对RPUF材料的泡孔结构影响不大,同时使材料燃烧后的炭层更加的致密和均匀,从而提高了材料的阻燃性能。     

新型含磷阻燃剂的制备及在环氧树脂体系中的应用

本文以三氯氧磷、对羟基苯甲醛及DOPO为原料成功合成了一种新型含磷阻燃剂DOPO-TPPO,采用FTIR测试对其结构进行了表征。通过热重分析测试(TGA)研究了产物的热稳定性、热降解行为及成炭性能,表明该阻燃剂具有较好的热稳定性和成炭性能。将阻燃剂DOPO-TPPO添加到环氧树脂中,以二氨基二苯硫砜(DDS)为固化剂制备阻燃环氧树脂固化物,通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)测试研究了环氧树脂固化物的阻燃性能。结果表明:合成产物的起始热分解温度为195℃,在700℃时的残炭量为29%,当阻燃剂添加量(质量分数)为11.0%时,环氧树脂固化物能通过垂直燃烧UL-94 V-0级,氧指数高达32.0%,表明该物质对环氧树脂材料具有优异的阻燃性能。     

三嗪成炭剂对EVA阻燃性能的影响

三嗪成炭剂(CNCH-DA)与多聚磷酸铵(APP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR)应用于EVA的阻燃改性,采用氧指数测定仪(LOI)、垂直燃烧测定仪(UL-94)分析了EVA/IFR复合材料的阻燃性能,采用微型量热仪(MCC)分析了其燃烧行为,并采用热重分析仪(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)研究了其阻燃机理。结果表明,当APP与CNCH-DA的质量比为2∶1时,EVA/IFR复合材料的LOI值达到27. 7%,并且通过了UL-94 V-0级测试; MCC分析结果表明,添加了IFR后,EVA的燃烧性能下降; TGA分析结果表明,当添加IFR后,EVA/IFR复合材料的热降解推迟,残炭量增加;SEM分析表明,EVA/IFR在燃烧后能形成致密且蓬松的炭层,起到良好的阻燃效果,而EVA/CNCH-DA燃烧后,形成众多不致密的微球。     

DOPO改性氧化石墨烯阻燃环氧树脂研究

采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化合物(DOPO)对氧化石墨烯(GO)进行表面修饰,并制备阻燃环氧树脂(EP)复合材料。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)及热失重分析(TGA)对改性氧化石墨烯(DOPO-GO)进行表征,采用锥形量热仪、扫描电子显微镜(SEM)等对EP复合材料的阻燃性能、残炭微观结构等进行研究。结果表明:DOPO成功对GO进行表面修饰,当DOPO-GO添加量为3%时,EP复合材料的残炭率比纯EP提高了1.8%,从而达到一定的阻燃效果。锥形量热仪测试及残炭微观结构观察得出,EP复合材料热释放速率峰值随着DOPO-GO添加量的增加而降低,接枝后的DOPO-GO会生成PO·,可以捕获聚合物燃烧后释放出的活性自由基H·和OH·,达到中断链式反应的效果。同时,加入DOPO-GO后,复合材料燃烧后的炭层致密,起到延缓环氧基体燃烧的作用。     

新型单分子膨胀阻燃剂的合成及阻燃聚乙烯

本文通过甲基膦酸和无水哌嗪反应制备中间体二甲基膦酸哌嗪,将其与新戊二醇进行酯化反应,制备出新型单分子膨胀阻燃剂甲基膦酸-哌嗪-新戊二醇齐聚物(MPPNGO),通过傅里叶红外光谱(FTIR)对其结构进行了表征。通过热重分析(TGA)对阻燃剂MPPNGO的热稳定性及成炭性能进行了表征。测试结果表明,合成物MPPNGO的起始分解温度为233.1℃,在600oC时的残炭量为12 wt%,表明MPPNGO具有良好的热稳定性,可以满足聚乙烯(PE)的加工要求。将阻燃剂MPPNGO添加到PE中制备阻燃PE材料。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)对材料的阻燃性能进行了表征;通过TGA对阻燃PE的热降解行为进行了分析,通过FTIR对阻燃PE的残炭进行了分析。结果表明:当MPPNGO添加17 wt%时,3.2mm的样品达到了UL-94 V-0级,LOI为23.7%,表明MPPNGO阻燃性能优异。TGA测试表明:MPPNGO的加入促进了材料的提前降解和成炭,提高了材料在高温时的热稳定性。残炭的FTIR测试表明,阻燃PE材料燃烧后,阻燃剂中的磷以磷氧化物的形式留在了炭层中,起到了加固炭层的作用,有利于材料阻燃性能的提高。     

烷基次膦酸盐在PET材料中的阻燃性能

以二乙基次膦酸铝(ADP)和二乙基次膦酸锌(ZDP)复配为阻燃剂制备了PET阻燃材料,通过极限氧指数测试(LOI)和垂直燃烧测试(UL-94)分析了材料的阻燃性能。通过热重分析测试(TGA)探讨了材料的热降解行为及其成炭性能。采用锥形量热测试(CONE)研究了材料的燃烧行为,并对其燃烧后残炭的形貌进行了表征。结果表明:用ADP和ZDP复配制备的PET阻燃材料能显著提高其阻燃性能。当阻燃剂含量为12%,即ADP与ZDP的质量配比为8∶4时,PET阻燃材料的LOI可达37.2%,且能通过UL-94 V-0级,此时材料的燃烧滴落物炭化程度高,燃烧时热释放速率低。     

1-芘丁酸改性石墨烯片对环氧树脂阻燃性能的影响

采用1-芘丁酸(PBA)对石墨烯片(GNS)进行表面修饰,并制备阻燃环氧树脂(EP)复合材料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)对改性石墨烯片(f-GNS)进行结构表征,并利用锥形量热仪、扫描电子显微镜(SEM)等对EP复合材料的阻燃性能、残炭微观结构、热稳定性能进行研究。结果表明:PBA成功地对GNS表面进行了修饰。当f-GNS添加量为0.8%时,阻燃EP复合材料的初始分解温度及残炭率分别达到414℃和24.2%,比纯EP提高了14℃和5%,这表明f-GNS能够改善EP基体的热稳定性,从而起到一定的阻燃作用。随着f-GNS添加量的提高,阻燃EP复合材料的热释放速率峰值逐渐降低,燃烧后的炭层向表面富集,起到阻隔氧气和热量传递的作用,进而延缓EP基体的燃烧。     

含氮反应型阻燃剂的制备及对聚氨酯泡沫阻燃性能的影响

采用三聚氰胺和甲醛合成了一种含氮反应型阻燃剂多羟甲基三聚氰胺(HM),通过FTIR对其结构进行了表征,并通过热重分析考察了该阻燃剂的热降解机理。将HM与甲基磷酸二甲酯(DMMP)复配后用于阻燃聚氨酯泡沫塑料(PUF)的制备,通过极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧测试、热重分析及炭层形貌分析对PUF的阻燃性能和热性能进行了研究。结果表明:成功合成了目标产物HM,其初始分解温度为150℃,800℃残炭率为18.37%。复配阻燃剂HM-DMMP的加入能有效改善PUF的阻燃性能,其中当HM及DMMP的添加量分别为35%和12%时,可以获得综合性能较好的PUF材料,其LOI从纯PUF的18.1%提高到27.5%、垂直燃烧等级达到UL 94V-0级,同时最大热降解速率较之纯PUF显著下降,800℃残炭率达到19.87%;HM的加入不会对PUF的力学性能造成影响,但是HM-DMMP复配阻燃剂的加入使得PUF的压缩强度与冲击强度略有下降。炭层SEM分析结果表明,阻燃剂的加入使PUF的阻燃性能得到较大改善。     

阻燃LGFPP的阻燃性能研究

将有机蒙脱土(OMMT)和水滑石(LDH)分别与膨胀阻燃剂(IFR)构成阻燃体系,对长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)复合材料进行阻燃改性,通过极限氧指数(LOI)和锥形量热仪(CONE)测试,对比研究了两种体系阻燃LGFPP的阻燃性能及阻燃机理。结果表明:当OMMT质量分数为2%时,复合材料的LOI达到最大值24.2%,且垂直燃烧达到了UL-94 V-0级;当LDH质量分数为1%时,LOI达到最大值23.3%,而垂直燃烧等级仍为V-1级。以炭层阻隔的IFR/OMMT体系比以稀释阻燃的IFR/LDH体系更加有效地改善LGFPP的阻燃性能。     

低卤阻燃高密度聚乙烯的阻燃性能研究

采用热分析方法对低卤阻燃高密度聚乙烯(HDPE)的阻燃性能进行了具体分析。详细讨论了氢氧化镁、红磷、硼酸锌、溴锑阻燃剂及其复合体系对HDPE阻燃性能的影响,确定了合适的复合阻燃体系     

三聚氰胺在膨胀型阻燃剂及阻燃塑料中的应用

综述了三聚氰胺用于膨胀型阻燃剂中的最新进展;论述了三聚氰胺在阻燃塑料中的应用     

阻燃硅氧聚氨酯

含硅氧基团的聚氨酯是一种本质阻燃高聚物,它在受强热和暴露于火中时,表面可形成连续的、抗氧化的硅酸盐保护层而具有优良的阻燃作用。当在这类聚氨酯中引入卤素时（如合成时以合溴多元醇为扩链剂）,则阻燃效果尤佳。本文综述了硅氧聚氨酯的特性、合成路线及阻燃性能。     

无机阻燃剂在高密度聚乙烯阻燃格栅中的应用

将无机阻燃剂聚磷酸铵、氧化锑添加到高密度聚乙烯中,制得阻燃格栅材料,通过氧指数法和燃烧试验测得了其阻燃效果,并得出了最佳的阻燃剂添加量。     

硅灰改性膨胀型阻燃剂的阻燃机理

以聚磷酸铵、季戊四醇、尿素为阻燃体系,聚酯树脂为基料,加入不同掺量的硅灰,制备硅灰改性膨胀型阻燃剂.通过锥形量热仪、扫描电子显微镜及热重分析仪,对硅灰改性膨胀型阻燃剂的阻燃性能、微观形貌及阻燃机理进行分析,确定最佳硅灰掺量.结果表明:硅灰掺量为2 wt％时样品的阻燃效果最佳,其可使热释放速率峰值和平均热释放速率值最小,火焰强度最低,耗氧量最少,二氧化碳释放量最少;分析样品燃烧后的微观形貌可知硅灰有助于形成更加致密平滑的炭层,其中硅灰掺量为2 wt％时炭层结构最致密完整;热重结果表明硅灰改性膨胀型阻燃剂具有耐高温性,即硅灰的加入能有效降低失重温度,减少试样质量损失,提高其阻燃性能.     

新阻燃剂SR743在阻燃HIPS中的应用

研究了新阻燃剂SR743在阻燃高抗冲聚苯乙烯中的应用,并与十溴二苯乙烷进行了对比,结果表明SR743非常适用于阻燃高抗冲聚苯乙烯UL94标准V-2级阻燃体系中,阻燃剂用量较小。     

复配阻燃剂对硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃性能的影响

研究了甲基膦酸二甲酯(DMMP)、尿素(UC)、磷酸三乙酯(TEP)单独添加及复配使用对硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)阻燃性能的影响。结果表明,UC与DMMP及TEP复配是气相和凝聚相双相协同阻燃机理的复合阻燃剂;UC与DMMP,UC与TEP复配阻燃RPUF,可达到垂直燃烧分级V0级;UC／DMMP复配使用,UC和DMMP含量分别为15%和25%时,其阻燃RPUF的氧指数最高,为27.3%,阻燃性能优于UC／TEP复配阻燃RPUF;复配阻燃RPUF的压缩强度比单独填充UC体系高,呈现协同作用。     

阻燃领域的“绿色”新秀——环境友好阻燃剂

综述了环境友好阻燃剂的研究进展以及阻燃剂实现环境友好性的可能途径。     

阻燃剂表面改性对阻燃沥青性能的影响

为提高阻燃剂与沥青的相容性,对阻燃剂进行表面改性并用于制备阻燃沥青.通过沥青氧指数试验、软化点试验、动态剪切流变试验、延度试验和离析试验评价阻燃剂对沥青阻燃性能、高、低温性能及储存稳定性的影响并确定最佳掺量.借助热重(TG)和扫描电镜(SEM)分析阻燃剂的表面改性机理和阻燃机理.结果表明,阻燃剂可以显著提高沥青的阻燃性能和高温性能,当掺量不超过8%,对沥青的低温性能和储存稳定性影响较小;阻燃剂可以促进沥青成炭,减少沥青燃烧时气体挥发物的逸出;表面改性会提高阻燃剂的分散性和阻燃沥青的热稳定性,改善阻燃沥青的阻燃性能和低温性能.