膨胀阻燃聚乙烯的研究

将可膨胀石墨（EG）和传统的膨胀阻燃剂（IFR）用于制备膨胀阻燃聚乙烯（PE）,采用极限氧指数对其阻燃性能进行了研究,探讨了2种阻燃剂之间的协同阻燃作用,并采用差示扫描量热仪和红外光谱对其热降解过程和炭层结构分别进行了分析。结果表明,EG和IFR对PE具有很好的协同阻燃作用,当其配比为1:1时,膨胀阻燃PE可获得较佳的阻燃性能,阻燃剂用量仅为30份就可使膨胀阻燃PE的极限氧指数达到31.5 %,远高于单一阻燃体系;在热降解过程中,复合膨胀阻燃体系仍表现出EG和IFR的特征降解过程,热降解成炭由二者的热降解产物构成,证实了二者之间的物理作用机理,物理膨胀炭层和化学膨胀炭层的结合有效增加了炭层的隔热、隔氧作用,有利于阻燃性能的改善。     

乙醇/水无卤发泡及木质素磷酸酯基阻燃硬质聚氨酯泡沫的制备及性能研究

首先用二苯氧基磷酰氯与碱木质素反应合成木质素磷酸酯反应型阻燃剂,再以乙醇、水协同作无卤发泡剂,木质素磷酸酯、可膨胀石墨协同作无卤阻燃剂,制备了无卤发泡及阻燃硬质聚氨酯泡沫。结果表明,使用乙醇作发泡剂可显著降低物料黏度,提高物料流动性,使发泡反应更完全。傅里叶变换红外光谱(FTIR)及核磁共振氢谱(¹H NMR)分析表明已成功制备木质素磷酸酯反应型阻燃剂,正交试验及统计产品与服务解决方案(SPSS)数据分析确定具有26.6%最高聚氨酯泡沫极限氧指数(LOI)的木质素改性工艺参数为：二苯氧基磷酰氯7 g、反应温度60℃、反应时间5 h。热重(TG/DTG)分析结果表明木质素苯环的环状结构,磷酸液膜、蠕虫状膨胀石墨炭层及聚氨酯降解后残渣炭层形成的致密联合体提高了炭层的热稳定性,添加木质素磷酸酯/可膨胀石墨(EG)前后无卤发泡硬质聚氨酯泡沫在800℃的残炭量分别为19.3%、27.4%。聚氨酯泡沫表观密度随着木质素磷酸酯添加量的增加而增加,压缩强度先上升后下降,压缩强度最高时可达485.2 kPa。     

PEPAP合成及其在阻燃SEBS/PP/PP-g-MMA中的应用

以季戊四醇磷酸酯（PEPA）和六氯环三磷腈（HCCP）为主要原料,合成了一种新型的磷腈类阻燃剂PEPAP;探究了其合成工艺,并采用红外光谱（FIR）和热失重（TG）测试对其进行了结构表征和稳定性分析;进一步,探究了以PEPAP作为SEBS/PP/PP-g-MMA的阻燃剂的阻燃作用。结果表明：PEPAP合成的最佳工艺条件为溶剂为无水乙腈,反应温度74℃,反应时间12 h;其热稳定性和成碳能力较高;PEPAP阻燃剂用量为25%时,SEBS/PP/PP-g-MMA的阻燃剂体系的氧指数达29.6%,垂直燃烧达UL-94的V-2级,生成致密炭层。新型阻燃剂的合成为制备高性能聚烯烃阻燃材料打下坚实的基础。     

季戊四醇磷酸蜜胺盐膨胀型阻燃剂的合成

采用磷酸、季戊四醇和三聚氰胺为原料,乙二醇为介质,在一定温度和搅拌下合成无卤膨胀型阻燃剂季戊四醇磷酸蜜胺盐,并对产物进行了差热、热失重及红外分析.根据该阻燃剂的膨胀度、剩炭率的测定结果,确定最佳合成条件为:n(磷酸)∶n(季戊四醇)∶n(三聚氰胺)=3∶1∶2;中间产物季戊四醇磷酸酯中间体的合成温度120 ℃,合成时间2 h;最终产物磷酸酯三聚氰胺盐阻燃剂合成温度100 ℃,时间4 h.     

一种磷氮膨胀型阻燃剂的制备及应用试验

叙述了一种磷酸酯胺盐的合成路线、合成操作要点及合成工艺条件。将此特定磷酸酯胺盐与磷酸蜜胺盐复配而成的磷氮膨胀型阻燃剂，用于聚丙烯阻燃效果好，低烟低毒、添加量相对较少，机械特性好，燃烧时生成的炭层可以防止熔滴。本试验合成的特定磷酸酯胺盐合成工艺条件简单，要求低，容易实施。     

氯化螺环磷酸酯的合成及其阻燃性能研究

采用三氯氧磷、季戊四醇、二氯甲烷等制备了氯化螺环磷酸酯阻燃剂。对合成物进行了傅立叶红外光谱分析,确定合成物为所需物质,即3,9-二氯-2,4,8,10-四氧代-3,9二磷螺环-3,9-二氧[5,5]十一烷。通过膨胀性能、热失重、氧指数测试研究了阻燃剂的阻燃性能。结果表明,氯化螺环磷酸酯阻燃剂具有较好的膨胀阻燃性能,经过马弗炉燃烧后,阻燃剂体积膨胀了27倍,并且形成了致密、封闭的焦化炭层;经热重分析800℃残炭量达到16%;经氧指数仪测试,质量分数为10%的阻燃剂处理毛白杨木材,氧指数值达到36%,与素材相比提高了18%。     

聚丙烯膨胀成炭行为对裂解燃烧过程的影响

对膨胀阻燃聚丙烯材料在锥形量热仪试验条件下的燃烧过程进行了研究，分析了材料膨胀成炭行为对裂解燃烧过程的影响。测量了纯聚丙烯及膨胀阻燃聚丙烯在膨胀燃烧过程中的质量损失速率、热释放速率和炭层膨胀高度随时间变化规律。分析了膨胀高度、膨胀速度、炭层结构对裂解燃烧的影响。结果表明，随着膨胀阻燃剂添加量的增加，膨胀升高的速度有加快的趋势；随着外部辐射功率的加大，膨胀速度加快。聚丙烯材料的炭层整体性越强，炭层结构越致密，阻隔效果越好，热释放速率越低。通过对材料膨胀成炭过程的理论分析也验证了膨胀高度（或膨胀速度）和炭层的结构都对裂解燃烧过程有很大的影响。     

新型环状磷酸酯的合成及其阻燃性能研究

本文以新戊二醇、三氯氧磷和1,1,1-三（4-羟基苯基）乙烷（THPE）为原料合成了一种环状磷酸酯阻燃剂DOPC-THPE,采用红外光谱、核磁氢谱、核磁碳谱、核磁磷谱表征了其化学结构。将该阻燃剂添加到聚丙烯（PP）中,通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）实验研究了材料的阻燃性能,同时利用热重分析（TGA）表征了阻燃剂和材料的热稳定性。结果表明DOPC-THPE具有较好的热稳定性和成炭性,700 ℃残炭量达35.9%,30%添加量可使PP的LOI值从17.5%提高到25.0%,通过垂直燃烧V-1级。     

聚磷酸酯阻燃剂的合成及其性能研究

以磷酸、尿素和聚醚多元醇为主要原料,合成具有一定含氮量的聚磷酸酯阻燃剂。考察了磷酸和尿素的用量和反应温度对预聚体——聚磷酸铵平均聚合度的影响,用x射线衍射（XRD）法分析了聚磷酸铵的合成条件,采用红外光谱分析跟踪了聚磷酸酯的形成,并将其用于对聚丙烯的阻燃。结果表明：聚磷酸酯在500℃加热10min时,剩碳率为30％,膨胀度为48cm／g,可以有效地降低释烟量。     

单组分膨胀型阻燃剂的合成及应用研究进展

简述了单螺环磷酸酯、双螺环磷酸酯、笼状磷酸酯等几种单组分膨胀型阻燃剂的合成及应用研究进展,结果认为,单组分膨胀型阻燃剂是集酸源、炭源、气源于同一分子内的阻燃剂,是无卤阻燃剂的主要发展方向之一。     

Intumescent flame retardant TPO composites: Flame retardant properties and morphology of the charred layer

Intumescent flame retardant thermoplastic polyolefin (TPO) composites were prepared to study the relationships between their structure of charred layer (including of the multicellular intumescent layer and the charry layer) and flame retardant properties. They were characterized using the LOI and UL‐94 test, which indicated that the best fire retardant behavior (V‐0 rating and LOI reach to 28.1%) was obtained at the formulation of TPO/ammonium dihydrogen phosphate/starch (100/60/20). Thermal gravimetric analysis demonstrated that the presence of ammonium dihydrogen phosphate/starch promoted the esterification and carbonization process in lower temperature range while enhancing the thermal stability of intumescent flame retardant TPO in high‐temperature range. Scanning electron microscope and optical microscope were shown that, with combustion time prolonged, the intumescent layers obtained greater number of cells, and the charry layer became more compact while the size of the carbon granules became smaller on the surface. Introduction of starch had an obvious effect on the structure of the intumescent and charry layers. The charry layer of the composites with the content of 20 phr starch was more compact and uniform than that of the composites with 50 phr. The weight ratio of ammonium dihydrogen phosphate to starch in the intumescent flame retardant was fixed as 3 : 1 which cooperated with each other well to promote a compact charry layer and to obtain the better flame retardancy performance. Therefore, the better the charred layers produced, and the better flame retardant properties they obtained. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012     

用反相悬浮聚合法制备膨胀型阻燃剂及其在丁苯橡胶中的应用

采用反相悬浮法聚合丙烯酸钠,同时将化学膨胀阻燃体系(IFR)三组分聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺加入到聚合体系中进行原位包裹,用傅里叶变换红外光谱对聚合产物的结构进行了表征,研究了三聚氰胺用量和聚磷酸铵与季戊四醇配比对丁苯橡胶硫化胶阻燃效果的影响,采用热重法分析了阻燃丁苯橡胶的热性能,并通过扫描电镜观察了添加IFR的丁苯橡胶在燃烧后表面的微观形态。结果表明,三聚氰胺的质量分数为IFR体系的3.0%、聚磷酸铵与季戊四醇的质量比为4.00～5.67时IFR体系的剩炭率最高,阻燃性能较好;添加IFR后丁苯橡胶的阻燃性能得到相应改善,当IFR质量分数为30%时丁苯橡胶硫化胶的极限氧指数可达27.5%;添加了IFR的丁苯橡胶硫化胶在燃烧时形成了较为致密的泡沫炭层,表明IFR对丁苯橡胶具有较好的膨胀阻燃效果。     

新型膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的研究

以五氧化二磷、磷酸、季戊四醇和三聚氰胺为原料,合成了一种新型的膨胀型阻燃剂（IFR）并和聚磷酸铵（APP）聚四氟乙烯（PTFE）复配对聚丙烯（PP）进行阻燃,用热重法（TG）对阻燃PP的热性能进行了研究,利用氧指数仪测定了阻燃PP的极限氧指数（LO I）值,用垂直燃烧法测试了其燃烧等级,当阻燃剂含量为24%时,LO I值为30.9%。用锥形量热仪对阻燃PP的燃烧性能进行了分析,并用扫描电镜（SEM）对阻燃聚丙烯（FR-PP）的残炭结构进行了研究,结果表明,该复配阻燃剂能够促进PP的成炭性,具有优良的阻燃PP性能。     

不同天然大分子在膨胀型阻燃TPV复合材料中的作用

选择了纤维素、壳聚糖、淀粉三种天然大分子作为碳源,聚磷酸铵(APP)作为酸源和气源,按1∶2的质量比复配成三种不同的膨胀型阻燃剂。然后将三种膨胀阻燃剂添加到热塑性动态硫化橡胶(TPV)材料中,通过熔融共混的加工方法,制备得到阻燃TPV复合材料。力学性能测试实验显示,不同碳源的阻燃TPV复合材料的力学性能依次为:纤维素>壳聚糖>淀粉。极限氧指数和垂直燃烧实验结果表明:当阻燃剂质量分数达到30%时,以纤维素作为碳源的TPV复合材料的阻燃性能最好,其氧指数最高为25%,相对于纯TPV的19%,提高了6%,而且能达到V-1等级;壳聚糖和淀粉为碳源TPV复合材料的氧指数分别达到了23%和22%,且都能达到V-2等级。通过TGA和SEM研究了阻燃机理,结果表明,与其他两种碳源相比,纤维素为碳源的TPV复合材料的热稳定性最高,且在燃烧时能形成更加致密的炭层。     

聚丙烯膨胀型无卤阻燃体系中协同效应的研究

研究了膨胀型无卤阻燃体系中协同阻燃剂对聚丙烯阻燃效果及流动性的影响,研究结果表明：协同阻燃剂的加入显著提高了ＰＰ 的阻燃性能,彻底克服了熔滴现象,合适的Ｐ－ Ｃ－ Ｎ 比例是形成优质炭层的保证;抑烟效果显著;明显改善了ＰＰ 阻燃体系的熔体流动性。     

硼酸锌在膨胀型阻燃聚丙烯中的协同阻燃机理研究

通过氧指数，热重分析（TGA）和扫描电子显微镜（SEM）研究了硼酸锌在膨胀型阻燃丙烯中的协同阻燃作用，硼酸锌的加入在用量低时可显著增加膨胀型阻燃聚丙烯（PP）的氧指数,而当用量超过一定值后，氧指数则急剧降低，TGA显示硼酸锌用量为2．5份时，500℃的剩焦量出现最大值。这与氧指数的数值非常吻合。扫描电子显微镜观察到硼酸锌用量为2．5份时，燃烧剩炭出现大泡孔结构，这种大泡孔具有非常薄的壁，为此，我们认为该体系的阻燃机理是聚磷酸铵分解后形成的玻璃状物与硼酸锌分解物形成一种乳液体系覆盖在燃烧物表面，该体系使聚磷酸铵分解产生的气泡稳定，形成有效的隔离层使阻燃性能得到提高。     

叶蜡石改性膨胀型涂料阻燃性能研究

为了提高木质胶合板的阻燃性能,以聚磷酸铵(APP)-季戊四醇(PER)-尿素为基础配方,叶蜡石粉作为改性添加剂制备膨胀型阻燃涂料(IFRC);采用锥形量热仪、静态接触角测量仪、扫描电镜、X射线衍射仪和拉力机等仪器对试样的阻燃性能、疏水性能和力学性能进行了表征,并且研究了叶蜡石粉含量对所制备涂料性能的影响。结果表明:在膨胀型阻燃涂料中加入适量的叶蜡石可以提高涂料的阻燃效果,当掺加叶蜡石粉的质量分数为2%时,涂料的火灾增长指数(FGI)降低了47%,火灾性能指数(FPI)增加了89%,并且阻燃性能指数(FRI)提高至2.5倍;叶蜡石粉的加入促进涂层在燃烧过程中形成连续致密的炭层结构,并形成了可以有效隔绝氧气和热量的熔融态物质,进一步增强了涂料的阻燃隔热性能;此时涂层的疏水性能和燃烧后木质胶合板的力学性能达到最佳,水接触角增大了8°,拉伸强度提高了45%,断裂伸长率也提高至8.5倍。本文研究结果对木质胶合板阻燃体系涂料配方的开发有一定的参考作用。     

无卤膨胀阻燃剂在低密度聚乙烯中的应用研究

以干法合成的P-N无卤膨胀阻燃剂(IFR)为基础,配合聚磷酸胺(APP)并且将金属氧化物(ZnO)作为协效剂阻燃改性低密度聚乙烯(PE-LD)。采用扫描电子显微镜对该体系燃烧后的炭层结构进行了分析。通过红外光谱和X射线光电子能谱研究了该体系在不同温度热处理后的残炭组成,并分析了该膨胀型阻燃体系对PE-LD的阻燃机理。结果表明,PE-LD/IFR/APP/ZnO体系的极限氧指数可以达到27.9%,垂直燃烧性能达到UL 94V-0级。     

The flame retardant mechanism of polyolefins modified with chalk and silicone elastomer

This paper presents the current understanding of the flame retardant mechanism of Casico?. The study includes the flame retardant effect of each individual component: ethylene–acrylate copolymer, chalk and silicone elastomer, as well as the formation of an intumescent structure during heating. The flame retardant properties were investigated by cone calorimetry and oxygen index tests. To obtain insight into the flame retardant mechanism, heat treatment under different conditions has also been performed. The results indicate that the flame retardant mechanism of Casico is complex and is related to a number of reactions, e.g. ester pyrolysis of acrylate groups, formation of carbon dioxide by reaction between carboxylic acid and chalk, ionomer formation and formation of an intumescent structure stabilized by a protecting char. Special emphasis is given to the formation of the intumescent structure and its molecular structure as evaluated from ¹³C MAS‐NMR and ²⁹Si MAS‐NMR, ESCA and XRD analysis. After treatment at 500°C the intumescent structure consists mainly of silicon oxides and calcium carbonate and after treatment at 1000°C the intumescent structure consists of calcium silicate, calcium oxide and calcium hydroxide. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

锥形量热法研究木质素基膨胀型阻燃剂对环氧树脂阻燃抑烟效果

以来自自然界储量第二的木质素作为膨胀型阻燃剂的基体,通过接枝氮、磷元素成功合成碳源、酸源、气源三位一体的木质素基膨胀型阻燃剂（Lig-T）,实现了良好的阻燃性能。将Lig?T按照不同含量添加到环氧树脂（EP）中制备EP/Lig-T复合材料,以锥形量热测试考察复合材料的热稳定性能和阻燃性能,并重点考察复合材料在接近真实火灾事故时的热释放和烟释放规律。结果表明,当Lig-T含量为20 %（质量分数,下同）时,复合材料的热释放速率峰值为1 374 kW/m²、热释放总量为41.63 MJ/m²、烟释放总量为1 634 m²/m²,与EP参比试样的数值相比,均呈现下降的趋势,燃烧结束的残炭率从4.26 %增至10.01 %。基于气相和凝聚相的协效阻燃机理,木质素作为膨胀型阻燃剂的碳源使得复合材料在高温条件下具备更好的成炭效果,在燃烧过程中形成稳定且致密的炭层结构,在实现高效阻燃的同时减少有毒烟气的释放,降低火灾的危害。