环保型无卤阻燃剂在PA6材料中的应用

以聚酰胺(PA) 6为基体材料,添加二乙基次膦酸铝(ADP)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为阻燃剂,通过熔融共混制备无卤阻燃PA6复合材料。采用水平垂直燃烧仪、氧指数测定仪、万能材料试验机以及热重分析仪研究了ADP和MCA用量对无卤阻燃PA6阻燃性能、力学性能、热降解行为的影响,并采用扫描电子显微镜观察了燃烧后炭层的形貌,探讨了ADP与MCA间的协效阻燃作用。结果表明,制备的阻燃PA6复合材料均能达到UL94 V–0阻燃级别;当ADP添加量为18%时,极限氧指数(LOI)可达33.3%;当添加14% ADP时,ADP/MCA复配阻燃体系的LOI值保持在31%以上;MCA对ADP产生协效阻燃作用,MCA的加入使得热分解温度降低,加速了PA6在燃烧时的成炭,改善了炭层结构,并使PA6具有较好的力学性能。     

EVA/MCA复合体系的燃烧性能与炭层结构

以乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)为基体树脂,以氰尿酸三聚氰胺(MCA)为阻燃剂,研究了EVA/MCA复合体系的燃烧性能,并对燃烧炭层进行了分析.结果表明,MCA改善了EVA/MCA体系的燃烧性能,消除了燃烧滴落现象,抑制了黑烟的产生.随着MCA添加量逐渐增大,氧指数由18.0%提高到26.1%,当MCA添加量为80质量份时,体系成为难燃材料.当MCA添加量分别为50,60,80质量份时,EVA,MCA复合体系的阻燃级别依次可以达到FV-2级,FV-1级,FV-0级.随着MCA添加量的增加,燃烧试样表面的炭层逐渐增多,致密程度提高;随着燃烧时间的增加,燃烧试样内部的孔洞增多,孔径变大.     

MCA协效膨胀阻燃LDPE泡沫材料的研究

以木质素为炭源、聚磷酸铵(APP)为酸源和气源、三聚氰胺尿酸盐(MCA)为协效阻燃剂、低密度聚乙烯(LDPE)为基体材料,采用共混塑炼-热压法制备膨胀阻燃LDPE泡沫材料,研究MCA对膨胀阻燃LDPE泡沫材料结构与性能的影响。结果表明:MCA加入使膨胀阻燃LDPE泡沫材料的刚性和模量有所提高,同时提高了膨胀阻燃发泡体系的阻燃效率。当APP与MCA的质量比为6∶5时,极限氧指提高到28.1%,垂直燃烧达到FV-0级,无滴落现象,700℃残炭量提高到32.3%,燃烧后炭层结构光滑致密。     

硅胶与膨胀型阻燃剂复配阻燃LGF/PP复合材料的性能研究

研究硅胶(SG)作为协效剂与IFR协同阻燃LGF/PP复合材料的性能。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热仪(CONE)、热重分析法(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能等测试表征LGF/PP/IFR/SG阻燃复合体系的性能。结果表明:当硅胶用量为2%时,阻燃复合材料的LOI为29.4%,且燃烧等级达到V-0级;CONE测试结果表明LGF/PP/IFR/SG阻燃复合材料的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;LGF/PP/IFR/SG阻燃复合材料具有较好的热稳定性,且产生致密均匀的炭层;并研究硅胶用量对复合材料力学性能的影响。     

三聚氰胺磷酸盐/硅改性酚醛成炭剂对滑石粉填充尼龙6材料性能的影响

采用三聚氰胺磷酸盐(MP)与硅改性酚醛(SPF)大分子成炭剂复合阻燃剂体系对滑石粉(Talc)填充尼龙6(PA6)进行阻燃,在最佳配方下获得了极限氧指数达28.3%,UL94垂直燃烧级别为V0(1.6 mm)的无卤阻燃复合材料。研究了阻燃剂与成炭剂配比及复合阻燃剂含量对材料阻燃性能的影响,通过TG分析和炭层强度测试研究了阻燃材料的成炭行为,对复合阻燃剂的协效机理进行了分析。另外,通过流变性能测试对SPF的润滑降黏作用进行了研究。结果表明:MP/SPF阻燃协同效应明显,可大幅提高成炭量和炭层强度;SPF可增加材料熔体流动性,改善其加工性能。     

无卤阻燃增强PA66的研制及其应用

以包覆红磷和三聚氰胺氰尿酸(MCA)作为协效阻燃剂,玻璃纤维作为增强体系,加入增容剂和其它添加剂,制备了一种无卤阻燃增强尼龙(PA)66材料.从阻燃性能、热性能、力学性能等方面表征两种阻燃剂的协效作用;探讨了增容剂的加入对复合体系性能的影响.结果表明,当PA66增强料、包覆红磷、MCA、增容剂的质量比为100∶15∶5∶6时,复合材料具有较好的阻燃性能和力学性能.该材料已广泛应用于电子、电器领域.     

无卤阻燃聚醚型TPU的研究

在二乙基次膦酸铝(ADP)和三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)复配阻燃聚醚型热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的基础上,加入少量钛酸铝(Al2TiO5)作为阻燃协效剂,制得无卤阻燃聚醚型TPU。结果表明,该阻燃聚醚型TPU具有优异的阻燃性能、加工性能和力学性能。当TPU/ADP/MCA/Al2TiO5质量比为70/15/12/3时,制备的阻燃聚醚型TPU极限氧指数可达31.1%,垂直燃烧仅持续5 s,且无滴落,阻燃级别达到FV-0;拉伸强度可达24.6 MPa,断裂伸长率为566%。热失重分析、扫描电镜和锥形量热仪分析测试可知,钛酸铝的加入能有效提高燃烧过程的成炭量,且使得炭层更致密,同时也降低了最大热释放速率,显示出良好的阻燃协效作用。     

DBDPE/协效剂/PP阻燃复合材料的合成与性能研究

将Sb2O3、Fe2O3、聚磷酸铵(APP)、镁铝类水滑石(MgAl-LDHs)、APP-LDHs、ZnO、硼酸锌等无机物分别与十溴二苯乙烷(DBDPE)复配,并与聚丙烯(PP)熔融共混制备DBDPE/协效剂/PP阻燃复合材料;采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、缺口冲击、弯曲实验等方法研究了协效剂对DBDPE/无机协效剂/PP阻燃复合材料的阻燃性能及力学性能影响;采用能谱(EDX)分析样品的成分,探索APP与DBDPE复配阻燃的协效原理。结果表明,Sb2O3与DBDPE协效阻燃效果最好,APP的复配效果次之;APP与DBDPE的协效主要为体系中的磷、氮、溴元素的共同作用。     

协效剂对ABS/APP/PA6体系阻燃效应的研究

为了提高膨胀型阻燃体系聚磷酸胺(APP)/尼龙6(PA6)对苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物(ABS)的阻燃效果,采用极限氧指数法、垂直燃烧法、热失重和扫描电镜分析探讨了协效剂氧化锌、4A分子筛、氧化铝和次磷酸铝对ABS/APP/PA6膨胀型阻燃复合物的协效阻燃效应.结果表明,协效剂的加入显著改善了ABS/APP/PA6体系的阻燃性能,当2%的氧化锌,4A分子筛和次磷酸铝加入时,阻燃体系的氧指数从28.3%分别提高到31.2%,30.8%和33.5%,UL94测定均为V-0级.热失重分析表明,添加剂的加入提高了阻燃体系的热稳定性和高温残炭率.SEM形貌分析显示,协效剂的加入能促进阻燃体系在燃烧后形成更加均匀、致密的炭层结构.     

MCA协同阻燃EVA/MH体系性能研究

以乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)为基体树脂,氢氧化镁(MH)为阻燃剂,以无毒、高润滑的三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为协同剂,制备了MCA协同EVA/MH复合阻燃体系,系统研究了其力学性能、燃烧性能、加工流动性能和尺寸稳定性。结果表明:MCA能够改善体系的力学性能,在提高韧性的同时,屈服强度和断裂强度也有所提高。同时,MCA能减缓体系燃烧剧烈程度,抑制燃烧滴落现象,但体系的氧指数有所降低。此外,MCA能够改善复合体系的加工性能,MFR增加,扭矩降低。MCA使EVA/MH复合材料的膨胀率由0.87%降低到0.17%,尺寸稳定性提高。     

硅镁复合氧化物对膨胀阻燃聚丙烯体系的协效作用

利用水热合成法制备了3种不同硅镁含量(质量分数)的硅镁复合氧化物(Si/Mg分别为3∶1、2∶1、1∶1),利用FTIR、SEM、XRD表征了其形貌和结构。利用熔融共混法制备了硅镁复合氧化物(MS3、MS2、MS)/多聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)/聚丙烯(PP)复合材料。对比研究了3种硅镁复合氧化物对APP/PER/PP体系的协效作用,结果表明:MS3、MS2、MS均可显著提高复合材料的阻燃性能,添加量为1%时,LOI从29.90%分别提高到33.57%、32.85%、31.05%,协效效率分别为1.39%、1.32%、1.15%,UL-94等级从NR提高到V-0,随着Si/Mg比的增加,协效作用增强;MS3、MS2、MS均可增加膨胀炭层的致密性。     

MCA协效阻燃EVA/MH和EVA/ATH及其作用机理研究

利用垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数、热失重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)等测试方法从热分解阶段的机理、燃烧表面炭层形貌等方面对三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)在乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)/氢氧化镁(MH)和EVA/氢氧化铝(ATH)体系的协效阻燃机理进行研究。结果表明,在阻燃剂总含量相同的情况下,EVA/MH/MCA体系的UL-94达到V-0级,极限氧指数可达到33.4%,而EVA/ATH/MCA则无法通过UL-94测试;EVA/MH/MCA体系热稳定性更好;EVA/MH/MCA体系形成的炭层结构更加紧密,阻燃性能更好。     

PS/MCA复合材料的阻燃性能研究

将聚苯乙烯(PS)树脂与氰脲酸三聚氰胺(MCA)直接进行熔融复合制备PS/MCA复合材料,通过X射线衍射对复合材料微观结构进行了分析,用水平燃烧试验、垂直燃烧试验、氧指数试验和高温处理试验研究了复合材料的燃烧性能.结果表明:复合材料在制备和加工过程中MCA微观结构并没有发生变化,因此复合材料中MCA的阻燃机理不变;MCA的引入使PS的阻燃性能得到明显改善,随着MCA含量增加,复合材料的发烟和滴落减少,氧指数增大,水平燃烧级别提高;MCA用量为20份时复合材料能够自熄,40份时,复合材料的氧指数从17.5%增加至20.8%,水平燃烧斌验可达到FH-1级.研究发现,MCA的引入并不能够使PS基体成炭,其对PS的阻燃机理主要是气相稀释和对PS基体的冷却效应.     

ZDP与EPT/ATO协同阻燃PA6的性能

以二乙基次膦酸锌(ZDP),N,N′–乙撑双四溴邻苯二甲酰亚胺(EPT)和三氧化二锑(ATO)组成阻燃体系与聚己内酰胺(PA6)经熔融共混制得阻燃PA6。利用热失重、炭层形貌分析、傅立叶变换红外光谱、裂解气相色谱-质谱、差示扫描量热、垂直燃烧和极限氧指数(LOI)测试研究其阻燃及热性能。结果表明,ZDP与EPT/ATO具有协同阻燃作用,当PA6,ZDP,EPT与ATO配比为44∶3∶2∶1时,阻燃PA6的UL 94达到V–0级,LOI为29.4%;与纯PA6相比,结晶温度与热失重残炭率均有所提高,分别为188.8℃和8.7%,熔融温度几乎不变,最大热失重温度约为435.9℃;燃烧产生的次膦酸自由基、溴自由基和EPT残留物可以捕获燃烧区自由基,提高了离火自熄性;燃烧形成的连续致密孔隙状交联炭层具有抗滴落的作用。     

协效剂在ABS/APP/PETA体系中的阻燃协效性

为了提高苯乙烯一丁二烯一丙烯睛(ABS）/聚磷酸铵(APP)/聚对苯二甲酞乙二胺(PETA)膨胀阻燃体系的阻燃性能,将硼酸锌(ZB）、红磷(RP）添加到ABS/ APP/ PETA膨胀阻燃体系中。采用极限氧指数法、垂直燃烧法、热失重、扫描电镜探讨了不同含量协效剂ZB,RP对不同比例ABS/APP/PETA阻燃体系的协效阻燃效应。结果表明,加人协效剂使ABS/APP/PETA体系的阻燃性能得到显著提高;将2.5份(质量份,下同)ZB和4份RP加人到ABS/APP/PETA( 70/22. 5/7. 5)体系,体系的极限氧指数由未加协效剂的30%提高到41%,UL-94测试也达到V-0级;ZB提高了ABS/APP/PETA体系热稳定性和成炭率,RP能极大地促进成炭;加人ZB和RP ,阻燃体系燃烧表面能够形成更多膨胀、致密的炭层。     

水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的制备与性能

以丙烯酸乳液为基体树脂,多聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇构成的膨胀型阻燃剂和阻燃协效剂为阻燃体系,制备了水性超薄膨胀型钢结构防火涂料,系统考察了防火涂料中阻燃剂和阻燃协效剂的含量对耐火性能的影响,通过正交实验对阻燃剂巾各组分间的配比进行了优化.研究结果表明:多聚磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇按质量比5:3:2进行复配时,所得膨胀型阻燃剂具有最佳的阻燃效果;在内烯酸乳液中添加该阻燃剂35.7%,阻燃协效剂5.1%制得的防火涂料,当涂层厚度为1.0 mm时,耐火时间高达95.3 min,明显高于国标规定的大于60 min的标准;防火涂料中的阻燃协效剂住燃烧时参与炭层的生成,对炭层有增强作用.     

磷氮阻燃剂/协效剂对PA9T的阻燃性、热稳定性的影响

探究二乙基次磷酸铝(ADP)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)及不同协效剂(勃姆石、无水硼酸锌(ZnB)、锡酸锌、三氧化钼)对PA9T阻燃性能的影响,且定量分析阻燃体系的分散性,同时分析阻燃体系的阻燃机理。结果表明:当m(ADP)∶m(MPP)=2∶1,PA9T/ADP/MPP的LOI值为38.5%,UL-94达到V-0级,阻燃效果最佳。PA9T/13.3%ADP/6.7%MPP的实际残炭率高于理论残炭率,表明ADP/MPP的引入促使PA9T在凝聚相交联成炭。协效剂对PA9T阻燃性能的影响程度排序为:ZnB>三氧化钼>锡酸锌>勃姆石。PA9T/FR/ZnB复合材料的烟气释放最低,燃烧后碳氢化合物的释放量显著降低,CO₂释放量提高。复合材料燃烧后形成连续、致密的炭层,且炭层中存在磷酸类物质、碳氧化物及铝氧化物等,具有典型的凝聚相阻燃机理。     

LLDPE/EVA/改性MH/MRP阻燃体系的研究

选用乙烯-醋酸乙烯共聚物/改性氢氧化镁/微胶囊红磷(EVA/改性MH/MRP)为复合阻燃体系,研究体系的力学性能及阻燃性能,并通过扫描电镜观察材料燃烧后炭层的表面形貌。结果表明:当LLDPE/EVA/改性MH/MRP添加比例为60:40:70:10时,拉伸强度为11.3 MPa,断裂伸长率为353%,氧指数为31.4%,垂直燃烧试验通过UL 94V-0级,体系具有良好的阻燃协效作用和力学相容性。     

ZrO2/TCP协效阻燃聚甲基丙烯酸丁酯包覆材料研究

为获得阻燃聚甲基丙烯酸丁酯包覆材料,进行了ZrO2和磷酸三甲苯酯(TCP)改进聚甲基丙烯酸丁酯阻燃性能的研究.结果表明,ZrO2和TCP的不同添加总量、ZrO2与TCP的配比对其协同效果都有影响.当ZrO2/TCP的添加量为10%(质量分数)、配比为3∶7(质量比,下同)时,材料的氧指数达到24.6,协同效果最佳.采用热分析、数码照相、拉曼光谱和红外光谱等对成炭机理和协同效应进行了分析.结果表明,当ZrO2/TCP协效体系的总质量分数为10%、配比为3∶7时,500 ℃时体系的成炭量为14.7%,ZrO2能通过催化和交联作用而影响成炭量和炭层结构.     

膨胀阻燃剂/蒙脱土协同作用对聚丙烯性能的影响

以膨胀型阻燃荆(IFR)为阻燃荆、蒙脱土(MMT)为协效剂、PP-g-MAH为增容剂,对聚丙烯(PP)进行阻燃改性.研究了阻燃剂和协效剂对PP燃烧性能、力学性能和加工性能的影响,并运用热重分析(TGA)和差热分析(DTA)表征了阻燃PP的热降解过程,通过扫描电子显微镜(SEM)观察燃烧残余物的炭层形貌.结果表明,MMT的加入削弱了PP/IFR体系的阻燃性能和力学性能,但在一定程度上解决了体系燃烧时的浓烟现象;当IFR用量为35份时,体系的垂直燃烧性能达到FV-0级,燃烧残余物形成致密的炭层,且具有良好的力学性能和加工性能.