埃洛石复配2-羧乙基苯基次膦酸对环氧树脂阻燃及力学性能的影响

将埃洛石纳米管(HNTs)与2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)复配并用于环氧树脂(EP)阻燃改性,制备了CEPPA-HNTs/EP复合材料。研究了HNTs与CEPPA的配比对CEPPA-HNTs/EP复合材料热稳定性、阻燃性及力学性能的影响。TG分析表明,CEPPA与HNTs复配可提高CEPPA-HNTs/EP复合材料的热稳定性,促进成炭并降低分解速率。锥形量热和极限氧指数分析表明,加入HNTs可降低EP热释放速率,而CEPPA对提高EP的极限氧指数作用更显著。残炭的红外分析及SEM结果表明,燃烧过程中CEPPA与HNTs反应生成硅铝磷酸盐促进凝聚相的脱水交联,形成更致密的炭层。力学性能分析表明,当HNTs与EP和CEPPA与EP的质量比分别为6%和4%时,CEPPA-HNTs/EP复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高了19.4%和17.3%,冲击断面的SEM图像显示CEPPA-HNTs/EP复合材料呈韧性断裂。     

聚焦磷酸哌嗪-埃洛石纳米管-三聚氰胺氰尿酸盐协效阻燃环氧树脂

通过改进现有制备方法,合成了一种高热稳定性的聚焦磷酸哌嗪(PAPP),并将其与埃洛石纳米管(HNTs)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)复配为P-N-Si系膨胀型阻燃剂,协效阻燃环氧树脂(EP)。通过极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热仪、SEM等测试方法,考察了膨胀型阻燃剂对EP阻燃性能的影响。结果表明,复配阻燃剂的引入形成了致密、连续的膨胀型炭层,从凝聚相和气相分别提高了环氧树脂的阻燃效率,有效降低了环氧树脂的放热速率和放热量,以及有毒气体的释放,当PAPP/HNTs/MCA配比为7∶1∶2时,极限氧指数达34.3%,UL-94达V-0级,相比于纯EP,残炭量显著增加,热释放速率(HRR)峰值下降了60.56%,总热释放量(THR)及有毒气体的排出大幅度减少。热重分析结果表明,阻燃改性后EP的初始分解温度降幅ΔT为4.4%,改性后的EP仍具有较高的热稳定性。     

蒙脱土协同膨胀阻燃环氧树脂复合材料的制备及阻燃性能

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、磷腈为基础单元合成阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷(DOPOMPC),将其与聚磷酸铵(APP)复配添加至环氧树脂(EP)制备出阻燃复合材料(DOPOMPC/APP/EP)。为进一步提高阻燃环氧树脂的阻燃及力学性能,添加不同质量分数的蒙脱土(MMT)制出新型阻燃环氧树脂材料(DOPOMPC/APP/MMT/EP)。通过极限氧指数(LOI)、水平燃烧、锥形量热、扫描电子显微镜观察等方法研究了蒙脱土与DOPOMPC的协同效应。实验结果表明,EP4(10%DOPOMPC/10%APP/3%MMT/77%EP)各项燃烧参数得到了最佳改善,复合材料综合表现最优。其中LOI值达到38.2%;热释放速率峰值较未经MMT处理的阻燃复合材料EP1(10%DOPOMPC/10%APP/EP)下降了29.1%;比消光面积平均值和一氧化碳释放率平均值分别降低了72.7%和65.5%;火势增长指数、发烟指数和毒性气体生成速率指数较EP1降幅分别达到38.2%、13.1%和34.0%;拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比EP1分别提高了25.4%、12.7%和1.97倍,呈现出良好的阻燃、抑烟、抑毒性能。炭层宏观和微观形貌表明,添加MMT的阻燃材料在燃烧初期能够形成更致密、坚硬的优质炭层。     

无卤阻燃环氧树脂的性能研究

选择三聚氰胺(ME)和三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)分别与聚磷酸铵(APP)复配制备阻燃环氧树脂试样,并以石墨烯为增强剂对最优阻燃体系进行增强。结果表明:当APP∶ME=3∶1(质量比)时为最佳阻燃体系,极限氧指数达到30.2%,垂直燃烧等级达到UL 94V-0级,拉伸强度为55.4MPa,冲击强度为8.3kJ/m~2。热重结果显示添加阻燃剂虽然降低了环氧树脂的初始分解温度,但随着温度进一步升高,体系具有更好的热稳定性。阻燃环氧树脂材料中加入适量的石墨烯可使其阻燃性能略有提高,而力学性能得到大幅度提升。     

β-环糊精包合物的制备及作为成炭剂在环氧树脂中的应用

利用β-环糊精(β-CD)独特的分子空腔,以β-CD为主体,二茂铁(FE)为客体制备了包合物。将此包合物作为成炭剂与1,3-苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)复配应用于环氧树脂(EP)的阻燃。热失重测试结果表明,此复配阻燃剂能够有效提高EP基体达到最大热降解(分解)速率时对应的温度,且呈现出良好的成炭性能。当复配阻燃剂的添加量为20%时,EP的极限氧指数(LOI)提高到35.0%,垂直燃烧测试(UL-94)达到V-0级别;锥形量热测试结果表明,20%的添加量能使EP的热释放速率峰值和总热释放量分别降低29.9%和29.1%,且总生烟量降低11.5%。因此β-CD包合物和RDP复配能够有效提高EP的阻燃和抑烟性能。     

改性纳米二氧化硅协效二乙基次磷酸铝阻燃尼龙6

使用有机无机杂化纳米二氧化硅(DNS-M)和可反应性纳米二氧化硅(RNS-A)分别协效二乙基次磷酸铝(ADP)用于阻燃尼龙6(PA6).研究发现,DNS-M和RNS-A都是以促进气相阻燃为主、凝聚相阻燃为辅的作用机制.当ADP添加量为9％(质量分数,下同),DNS-M和RNS-A的添加量均为1％时,复合材料的垂直燃烧等级均可达到V-0级,热释放速率峰值分别下降到309.5 kW/m2和239.1 kW/m2.对比总热释放量(THR)和热释放速率峰值(PkHRR)可以发现,RNS-A体系的阻燃效果优于DNS-M体系.RNS-A体系的THR和PkHRR相比DNS-M体系分别降低了11.1％和22.7％,并且由于RNS-A表面具有可反应的氨基,可提高阻燃填料与基体之间的相互作用,改善其在基体中的分散性和相容性,因而相比DNS-M体系,RNS-A体系的拉伸强度和冲击强度分别提高了2.3％和39.4％.     

环状磷腈/聚磷酸铵/三聚氰胺膨胀阻燃环氧树脂研究

本文以DOPO衍生物六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷腈(DOPOMPC)、聚磷酸铵(APP)以及三聚氰胺(MEL)形成复配膨胀体系(IFR)阻燃环氧树脂.采用极限氧指数(LOI)、水平、垂直燃烧(UL-94)方法研究了IFR体系对环氧树脂体系阻燃性能影响,通过锥形量热(CONE)研究了体系燃烧特性,通过扫描电子显微镜(SEM)对体系成炭情况进行观察.结果表明,IFR膨胀阻燃体系对环氧树脂具有良好的协同阻燃作用,其中8%DOPOMPC/8%APP/4%MEL(EP3)体系LOI值较纯EP(EP0)提高37.8%;各项燃烧参数也得到了改善,热释放速率峰值(pk-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)、比消光面积平均值(av-SEA)及一氧化碳释放速率平均值(av-CO)相对于10%DOPOMPC/10%APP/EP(EP1)分别降低了53.8%、84.4%、57.7%和75.8%;拉伸强度、弯曲强度和冲击强度较EP1分别提高了1.3倍、79.4%和2.5倍;宏观拍摄和扫描电镜结果表明EP3膨胀炭层连续、均匀、致密,阻燃效果良好.     

埃洛石纳米管协效阻燃改性沥青性能及机理研究

为研究埃洛石纳米管(HNTs)协效常规阻燃剂(CFR)改性沥青的阻燃性能及机理,首先采用极限氧指数仪、克利夫兰开口杯和锥形量热仪对SBS改性沥青、常规阻燃改性沥青和埃洛石纳米管协效阻燃改性沥青进行阻燃性能测试;然后采用热重?差示扫描量热仪(TGA?DSC)研究沥青燃烧过程的质量损失和热量变化,采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和热重?红外联用技术(TG?FTIR)研究沥青燃烧过程中固相物质和气态产物的时程变化,采用数码相机(DC)和场发射扫描电镜(FESEM)表征沥青残渣的宏微观形貌,来探寻HNTs协效CFR改性沥青的阻燃机制.研究结果表明:1％HNTs复配8％CFR(质量分数,下同)改性沥青的极限氧指数(LOI)和自燃温度(SIT)分别为25.5％、441℃,说明添加阻燃剂使沥青变为难燃物质;同时阻燃沥青的热释放速率峰值(PHRR)和烟释放速率峰值(PSPR)也明显降低,说明HNTs协效CFR改性沥青具有良好的阻燃性能和抑烟性能.通过热重及热量变化发现了阻燃剂靶向分解的吸热阻燃机理,通过固相物质的转变规律发现了磷酸催化沥青成炭的凝聚相阻燃机理,通过气态产物的转变规律发现了磷系自由基淬灭燃烧的气相阻燃机理,通过沥青残渣的形貌表征分析发现了阻燃剂增强残渣完整性和致密程度的阻隔层阻燃机理,最后基于全相态物质变迁规律揭示了HNTs协效CFR改性沥青的阻燃机制.     

聚磷酸铵及季戊四醇膨胀型阻燃环氧树脂的阻燃性能

研究了聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)阻燃环氧树脂的阻燃性能和热分解特性。结果表明,阻燃环氧树脂的氧指数(LOI)随APP含量的增加而增加;当APP添加量达到20%时,阻燃环氧树脂的垂直燃烧性能达到V-0级。在APP阻燃环氧树脂中引入成炭剂PER使得体系的LOI值有所降低,但适量PER的引入使得阻燃体系的最大热释放速率降低。热失重(TG)实验结果表明,与未阻燃的环氧树脂相比,阻燃环氧树脂的初始分解温度有所降低,但在高温下阻燃环氧树脂的热稳定性较好。此外,还采用了激光拉曼光谱对阻燃环氧树脂燃烧后的炭层进行了分析。     

聚磷酸铵及季戊四醇膨胀型阻燃环氧树脂的阻燃性能EI北大核心

研究了聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)阻燃环氧树脂的阻燃性能和热分解特性。结果表明,阻燃环氧树脂的氧指数(LOI)随APP含量的增加而增加;当APP添加量达到20%时,阻燃环氧树脂的垂直燃烧性能达到V-0级。在APP阻燃环氧树脂中引入成炭剂PER使得体系的LOI值有所降低,但适量PER的引入使得阻燃体系的最大热释放速率降低。热失重(TG)实验结果表明,与未阻燃的环氧树脂相比,阻燃环氧树脂的初始分解温度有所降低,但在高温下阻燃环氧树脂的热稳定性较好。此外,还采用了激光拉曼光谱对阻燃环氧树脂燃烧后的炭层进行了分析。