碳酸钙对乙烯-丙烯酸丁酯共聚物阻燃与力学性能及热降解行为影响研究

采用极限氧指数法、热重分析和差示扫描量热分析等研究了碳酸钙（CaCO3）对乙烯-丙烯酸丁酯共聚物（EBA）阻燃及热降解行为的影响，探讨了CaCO3对EBA力学性能和熔体流动速率的影响。结果表明，CaCO3降低了EBA的拉伸强度、断裂伸长率和熔体流动速率，但复合阻燃材料仍具有良好的加工性能；当CaoCO3含量为60％（质量分数，下同）时，阻燃材料的极限氧指数可达28．5％。CaCO3通过EBA在热降解过程中与之发生化学反应来改变EBA的热降解行为，提高在高温下的热稳定性，降低EBA的热降解速率，促进高温下成炭在凝缩相中发挥阻燃作用。此外，CaCO3与EBA在热降解过程中形成隔热、隔氧的多孔泡沫膨胀结构，可进一步加强阻燃效果。     

BPS/有机氮磷复合阻燃增强增韧PA66材料的性能

以溴化聚苯乙烯(BPS)和自制的有机氮磷阻燃剂(NPR)为尼龙(PA)66的阻燃剂,以短切玻璃纤维为增强剂,加入增韧剂三元乙丙橡胶,制备了阻燃增强增韧PA66材料,研究了阻燃剂的加入及复配对材料力学性能、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧性能、最大烟密度、热稳定性等性能的影响。结果表明,相对于BPS,NPR对材料力学性能的不利影响更大,单独使用BPS时材料的阻燃效果较差,而单独使用NPR可明显提升材料的阻燃性能,当NPR质量分数为15%时,材料的LOI为34%,垂直燃烧等级达到V–0级,拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度分别为161,224 MPa和12 kJ/m~2。在阻燃剂总质量分数为15%的条件下,与单独使用NPR相比,BPS与NPR的复配进一步降低了材料的拉伸与弯曲强度,但在保持阻燃性能的同时降低了材料成本。NPR的加入导致材料最大烟密度有所增大,热降解提前,而BPS与NPR的复配进一步增大了材料的最大烟密度,使热降解有所延后。     

IFR/SiO2和IFR/MgSiO3协效阻燃TPU材料的性能比较

以三嗪成炭发泡剂（CFA）及聚磷酸铵（APP）复配成膨胀阻燃剂(IFR),以二氧化硅(SiO2)及硅酸镁(MgSiO3)为协效剂制备阻燃TPU材料,对比研究了2种热塑性聚氨酯弹性体（TPU）材料的阻燃性能、力学性能、热降解行为、炭层的表面形貌及表面元素组成。结果表明,当IFR总添加量为30 %（质量分数,下同）,SiO2占IFR的5 %时,1.6 mm样条在燃烧时产生大量熔滴,材料通过UL 94 V-2级,极限氧指数（LOI）为39.5 %,而当阻燃剂总添加量为26 %,MgSiO3占IFR的5 %时,1.6 mm样条在燃烧时无滴落,材料通过UL 94 V-0级,LOI为35.7 %,表明MgSiO3在该阻燃体系中具有很好的抑制熔滴的作用;与添加SiO2相比,MgSiO3的加入对材料拉伸性能的影响更小;MgSiO3的加入使得炭层中磷元素含量明显增加;MgSiO3的加入使得阻燃TPU材料在燃烧时产生了更加连续、致密且具有良好强度的炭层,对内部材料起到了更好的保护作用,从而提高了材料的阻燃性能。     

锆簇状化合物及红磷在阻燃聚丙烯中的协同效应

通过Zr-801与α-甲基丙烯酸反应制得锆簇状化合物,将锆簇状化合物与红磷作为阻燃剂加入到聚丙烯(PP)中,制备了锆簇状化合物/红磷阻燃协效聚丙烯复合材料。通过对复合材料进行极限氧指数(LOI)测试、热重测试(TG)、拉伸强度测试及傅立叶变换红外光谱(FTIR)测试研究了复合材料的阻燃性能及其阻燃机理。结果表明:加入锆簇状化合物的复合材料LOI显著增加,材料的耐热性也有明显改善,且力学性能也有较大的增强;锆簇状化合物能促进固相成炭,改善材料的阻燃性能;锆簇状化合物质量分数为4.5%的锆簇状化合物/红磷阻燃体系的氧指数LOI最大可达25.5%。     

S–N–P阻燃剂对聚碳酸酯性能影响研究

采用S–N–P阻燃剂通过熔融共混法制备了阻燃聚碳酸酯(PC)材料,通过极限氧指数(LOI)仪、垂直燃烧仪、万能电子试验机、冲击试验机和热重(TG)分析仪分别研究了阻燃PC的阻燃性能、力学性能和热性能。结果表明,S–N–P阻燃剂能显著提高PC的阻燃性能,当其质量分数为0.1%时,阻燃PC的LOI值达到35.5%,与纯PC相比提高了43.15%,能通过UL 94 V–0等级,同时拉伸强度相比纯PC提高了17.35%,弯曲强度提高了36.7%,断裂伸长率提高了121.6%,缺口冲击强度仅降低了7.63%;TG分析表明S–N–P阻燃剂能加速PC降解,从而加速炭层的形成起到阻燃作用。     

APP/ADP体系阻燃木塑复合材料研究

选用聚磷酸铵(APP)与二乙基次膦酸铝(ADP)复配用于木塑复合材料(WPC)的阻燃并研究了材料的阻燃性能。结果表明,纯WPC的氧指数(LOI)值为23.5%,当单独添加19%(wt)的APP时,材料通过了垂直燃烧测试UL-94 V-0级,LOI值为28.9%。当APP与ADP以质量比为6∶1复配,阻燃剂总添加量仅为15%(wt)时,材料通过了UL-94 V-0级,LOI值达到了28.7%,表明ADP/APP体系对WPC具有很好的协同阻燃效应。力学性能测试表明,APP/ADP体系的加入对材料的力学性能影响较小。热重分析测试表明,APP/ADP体系促进了材料的初期热降解,但提高了材料的成炭性能。锥形量热测试及扫描电镜对残炭的测试表明,APP/ADP体系的加入使得材料在燃烧过程中形成了膨胀、连续的炭层,很好地抑制了材料的燃烧,使得材料的热释放速率、总热释放量显著降低。     

焦磷酸哌嗪膨胀型阻燃剂在环氧树脂中的阻燃性能研究

以环氧树脂(EP)为基体,加入非聚磷酸铵(APP)膨胀型无卤阻燃剂FR-1420制备得到了无卤阻燃环氧树脂材料,考察了阻燃剂用量对环氧树脂阻燃性能及力学性能的影响,通过热重分析(TG)研究了材料的热分解行为,通过扫描电镜(SEM)研究了残炭形貌。结果表明,阻燃剂FR-1420的加入能显著提高环氧树脂的阻燃性能,FR-1420质量分数达到10%时,材料3.2 mm样条即可达到UL94 V-0级,极限氧指数(LOI)达到26.6%;增加阻燃剂质量分数至20%,材料1.6 mm样条可以达到UL94 V-0级,LOI增加至32.6%。TG分析显示,加入阻燃剂后材料的初始分解温度提前,残炭量增加;SEM形貌分析显示,垂直燃烧测试后产生的炭层为连续致密结构,隔热隔氧效果较好。阻燃剂与环氧树脂界面相容性较好,阻燃环氧树脂材料强度略微降低,材料模量增加。     

甲基乙烯基硅橡胶/六苯氧基环三磷腈/三聚氰胺阻燃复合材料的制备与性能

为了提高甲基乙烯基加成硫化型硅橡胶(VMQ)的阻燃性能,向基体中加入了六苯氧基环三磷腈(HPCP)和三聚氰胺(MEL)阻燃剂,研究了VMQ/HPCP/MEL阻燃复合材料的阻燃性能、燃烧行为、热稳定性能和力学性能。结果表明,HPCP和MEL对VMQ具有协同阻燃作用,当HPCP与MEL的质量比为1/2时,VMQ/HPCP/MEL阻燃复合材料的氧指数最高为30.8%,UL-94等级达到V-0级;燃烧时间从520 s缩短到415 s,总热释放量从53.53 MJ/m~2降低到45.80 MJ/m~2,燃烧后得到的残炭致密;材料的热稳定性比单独添加HPCP和MEL时更好,力学性能最好,拉伸强度为1.69 MPa,扯断伸长率为262%。     

三嗪膨胀阻燃剂/硅酸镁协效阻燃TPU的制备及性能研究

以三嗪成炭发泡剂（CFA）及聚磷酸铵（APP）复配成膨胀阻燃剂(IFR),以硅酸镁(MgSiO3)为协效剂添加到热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中制备阻燃TPU材料,研究了阻燃TPU材料的阻燃性能、力学性能、热降解行为和炭层的表面形貌。结果表明,纯TPU材料的极限氧指数仅为22.0 %,在空气中极易燃烧,当IFR添加量为28 %（质量分数,下同）,MgSiO3添加量5 %时,材料的极限氧指数提高到37.1 %,通过UL 94 V-0级,表现出很好的阻燃效果;但是IFR/MgSiO3的加入使材料的拉伸强度和断裂伸长率明显下降,也使得TPU材料的起始热分解温度提前,最大热降解速率峰值降低,同时材料的残炭量得到了很大程度的提高。     

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。     

一种复合阻燃剂对环氧树脂性能影响的研究

利用聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺作为阻燃剂加入环氧树脂中制备出阻燃环氧树脂。通过氧指数仪(LOI)、垂直燃烧仪(UL-94)、热失重分析仪(TGA)研究了阻燃环氧树脂的阻燃性能和热降解行为,以扫描电子显微镜(SEM)研究了阻燃环氧树脂燃烧后炭层的表面形态,用万能拉力机研究了阻燃环氧树脂的力学性能,用差示扫描量热仪(DSC)研究了材料的固化反应动力学。研究结果表明:当加入聚磷酸铵与三聚氰胺复配的阻燃剂质量分数达到25%时,阻燃效果最好。阻燃环氧树脂的极限氧指数达到27.6%,垂直燃烧效果达到V0级,热失重结果表明600℃时残炭量达到29.2%。     

三嗪膨胀阻燃剂/聚苯醚阻燃聚丙烯的性能研究

以三嗪成炭发泡剂(CFA)、聚磷酸铵(APP)及二氧化硅(Si O2)复配制备成三嗪膨胀阻燃剂(IFR);将聚苯醚(PPO)以不同的比例取代IFR体系中的CFA成分,制备出新型膨胀阻燃剂,并将其添加到聚丙烯(PP)中制备阻燃PP材料。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,通过拉伸性能、弯曲性能和冲击性能测试研究了材料的力学性能,通过热重分析(TGA)测试研究了材料的热稳定性及热降解行为。结果表明:当阻燃剂用量为20%、PPO替换CFA的量为20%时,阻燃PP材料能通过UL 94V-0级,氧指数为31.0%;当阻燃剂用量为22%、PPO替换CFA的量为30%时,阻燃PP材料依然能通过UL 94V-0级,氧指数为30.9%,随着PPO替换比例的增加,材料的阻燃性能逐渐下降。力学性能测试结果表明,与单独添加IFR相比,随着PPO替换量的增加,阻燃材料的力学性能略有下降,但下降幅度不大。TGA测试结果表明,当阻燃剂用量为20%、PPO替换20%的CFA时,对材料的热降解行为和成炭性能几乎没有影响。总之,在保证材料阻燃性能的前提下,用适量PPO替换CFA,在一定程度上降低了三嗪膨胀阻燃剂及膨胀阻燃PP材料的成本,从而提高了产品的市场竞争力。     

新型含磷阻燃环氧树脂的性能研究

本文将前期实验合成的阻燃剂三[4-(次甲基-羟基-磷杂菲)苯氧基]氧化磷(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14wt%时,此时材料中的磷含量仅为1.1wt%,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%,表现了很好的阻燃效率。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了很好的阻燃性能。SEM测试表明,阻燃剂的加入使得材料在燃烧过程中形成了更加均一、致密的炭层,很好的保护了下层材料,从而提高了环氧树脂材料的阻燃性能。     

阻燃PET母粒及阻燃涤纶的生产

采用国产磷系阻燃剂制备出阻燃母粒,将母粒与PET切片共混生产阻燃涤纶短纤维,纤维的可纺性优良,断裂强度随阻燃剂加入量的增加有所降低,当母粒中阻燃剂的质量分数在3％～4％时,纤维的综合性能较好,织物的限氧指数(LOI)值高达31。     

膨胀型阻燃剂对聚丙烯-木粉复合材料阻燃及性能的影响

主要以聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)、以及自制的成炭发泡剂(CFA)复配成的膨胀型阻燃剂对聚丙烯-木粉复合材料进行阻燃.并通过一系列的性能实验研究了不同的阻燃剂配方及阻燃剂含量对聚丙烯-木粉复合材料的力学性能、阻燃性能、流变行为以及热降解行为的影响.结果表明,膨胀型阻燃体系可以提高聚丙烯-木粉复合材料的LOI与成炭性,当添加量为25%时,APP与PER复配阻燃的复合材料的LOI可达27.5,800℃时残余炭含量为19.24%.而且该阻燃剂的加入对提高材料的拉伸和弯曲强度有一定作用.     

耐高温尼龙PA6T-66的阻燃改性研究

探究了二乙基次磷酸铝(OP1230)和二氧化硅(SiO₂)复配使用对聚对苯二甲酰己二胺/己二酰己二胺(PA6T-66)树脂的阻燃协效作用。结果表明：OP1230的加入可显著提高材料的极限氧指数(LOI),当OP1230质量分数为6.0%时,材料的LOI从21.8%(未添加OP1230)提高至28.7%,且UL-94阻燃测试达到了V-2级。在此基础上,通过复配SiO₂进一步提高材料阻燃性能。当SiO₂质量分数为3.0%时,材料的LOI提高至29.4%,UL-94阻燃测试达到了V-0级。热氧降解和锥形量热数据也进一步证明OP1230和SiO₂在PA6T-66阻燃体系中存在协效作用。     

有机次膦酸铝复配型阻燃剂/MMT协同阻燃LGFPA6的阻燃性能

以蒙脱土(MMT)协同有机次膦酸铝复配型阻燃剂制备新型无卤阻燃长玻纤增强尼龙6复合材料(FRLGFPA6)。采用氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和锥形量热仪(Cone Calorimeter)测试研究MMT协同有机次膦酸铝复配型阻燃剂对LGFPA6阻燃性能的影响。结果表明:有机次膦酸铝复配型阻燃剂协同MMT可提高FRLGFPA6体系的阻燃性能,减缓FRLGFPA6的热降解速率,有效抑制烟毒产生以及减缓火灾增长;当MMT质量分数为2%时,体系的氧指数提高到34.2%,说明有机次膦酸铝复配型阻燃剂与MMT具有协同阻燃作用。     

三嗪膨胀阻燃聚乳酸的制备及其性能

将实验室自制的三嗪大分子成炭发泡剂(CFA)、聚磷酸铵(APP)及硅树脂复配成膨胀阻燃剂(IFR)添加到聚乳酸(PLA)材料中制备阻燃PLA(IFR-PLA)材料,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。通过热重分析(TGA)测试研究了材料的热降解行为和成炭性能,通过锥形量热(CONE)测试研究了材料的燃烧行为,并对其燃烧后残炭的形貌进行研究。结果表明:当APP与CFA的质量比为5∶1,IFR的添加量为15%时,IFR-PLA材料通过UL-94 V-0级,LOI值达33.5%。IFR的加入促进了PLA材料的降解和成炭,从而提高了材料的阻燃性能。     

三嗪类成炭剂的合成及对聚丙烯的阻燃

以三聚氯氰、二乙醇胺和乙二胺为原料,设计并合成了一种新型三嗪类成炭剂(CA),将其与聚磷酸铵(APP),三聚氰胺(MA)复配成膨胀型阻燃剂(IFR),并用其对聚丙烯(PP)进行阻燃.使用混料设计的方法研究了CA对阻燃PP体系的阻燃性能和力学性能的影响.结果表明.所复配的IFR极大地改善了PP的阻燃性能.当IFR是由80.3%(质量分数,下同)的APP、13.0%的MA和6.7%的CA组成时,IFR对PP体系具有最有效的阻燃性.当PP中IFR加入量为30%时,阻燃PP体系的的极限氧指数(LOI)达到35.5%;当IFR加入量仅为25%时,阻燃PP体系的的阻燃性能也通过UL-94 V-0级,LOI值达到32.5%.     

不同阻燃剂对聚碳酸酯性能的影响

以六苯氧基环三磷腈、苯氧基环磷腈、双酚A-双(二苯基磷酸酯)(BDP)为阻燃剂，通过熔融共混对聚碳酸酯(PC)进行阻燃改性，得到了3种阻燃PC,采用熔体流动速率仪(MFR)、热重分析仪(TG)、氧指数测定仪和拉力试验机等研究了3种阻燃PC的阻燃性能、热稳定性、流变性能和力学性能。结果表明：当阻燃剂用量为6质量份时，六苯氧基环三磷腈阻燃PC的UL-94阻燃等级达到V-0级，极限氧指数(LOI)达到32.9%,阻燃效果最好。3种阻燃剂的加入均会提升PC的MFR,其中，BDP对PC的MFR提升效果最明显。3种阻燃剂的加入使PC的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度均显著降低，其中，六苯氧基环三磷腈对PC拉伸强度和断裂伸长率的影响最大。