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。     

PP/LGF复合材料的膨胀性阻燃与协效阻燃性能

采用膨胀型阻燃剂(IFR)及协效剂海泡石(SP)对长玻璃纤维增强聚丙烯(PP/LGF)复合材料进行阻燃,通过双螺杆挤出机制备了PP/LGF母粒,IFR母粒和SP母粒,然后将这3种母粒通过注塑机制备了PP/LGF/IFR/SP复合材料,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试、锥形量热仪、热重分析、扫描电子显微镜、力学性能测试等表征PP/LGF各阻燃复合体系的性能。结果表明,当IFR质量分数为22%时,PP/LGF/IFR阻燃复合材料的LOI为28.8%,且垂直燃烧等级达到V–0级;锥形量热仪测试结果表明加入IFR及SP后阻燃复合体系的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;SP质量分数为1%,IFR质量分数为21%的PP/LGF/IFR/SP阻燃复合材料LOI为29.6%,垂直燃烧等级达到V–0级,热释放速率峰值和总热释放量得到有效降低,热稳定性最好,且燃烧时产生致密的炭层覆盖于玻璃纤维表面,同时加入1%SP后复合材料的力学性能下降幅度相对较小。     

热氧老化时间对PA6/LGF/BEP复合材料性能的影响

探究了160℃温度下不同热氧老化时间对溴化环氧树脂(BEP)阻燃长玻纤增强尼龙6(PA6/LGF/BEP)复合材料性能的影响。通过热重分析(TGA)、氧指数(LOI)及锥形量热仪测试,分析了不同热氧老化时间下PA6/LGF/BEP复合材料的热稳定性、阻燃性能、燃烧性能。结果表明:热氧老化时间的延长对PA6/LGF/BEP复合材料的热稳定性影响不大,但热氧老化时间的延长使复合材料的氧指数由25%降低到23.2%,最大热释放速率由138 kW/m~2增加到316 kW/m~2,火势增长指数由1.31 kW/(m~2·s)增加到3.01 kW/(m~2·s),这表明随着热氧老化时间的延长,该复合材料的阻燃性能下降,火灾安全性逐渐降低。     

自然老化对膨胀阻燃LGFPP复合材料燃烧性能的影响

通过熔融共混法制备出膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP/IFR)复合材料,利用极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧测试、锥形量热分析等表征手段研究了户外自然条件下,不同自然老化时间对LGFPP/IFR复合材料燃烧性能的影响。结果显示,在LGFPP/IFR复合材料的自然老化过程中,PP基体及IFR会发生降解,导致长时间老化后试样的燃烧性能下降,但在老化初期阻燃剂的迁移效应依然占主导地位。当老化时间为6个月时,试样的LOI达到最大值,为28.2%,其热释放速率峰值、总热释放量以及生烟速率均为最小值,表明复合体系的阻燃性能有所提高。扫描电子显微镜测试结果表明,试样燃烧后形成炭层的致密性是影响复合体系燃烧性能的关键因素。     

红磷阻燃LGFPP复合材料的热氧老化性能研究

利用熔融共混法制备了长玻纤增强聚丙烯/红磷(LGFPP/RP)阻燃复合材料。采用热烘箱老化法分析了140℃条件下不同热氧老化时间对LGFPP/RP阻燃体系热氧老化性能的影响;并通过氧指数(OI)、垂直燃烧、热性能和力学性能测试对LGFPP/RP阻燃体系的阻燃性能、热稳定性和力学性能进行了研究。结果表明:随着热氧老化时间的延长,LGFPP/RP阻燃体系的OI值呈先增大后减小的趋势,且垂直燃烧等级始终保持在FV-0级;同时,LGFPP/RP阻燃体系的最大质量损失速率所对应的温度(Tmax)变化不大,体系的起始分解温度(T5%)则呈现出先升高后下降的趋势。另外,经热氧老化后,试样的力学性能显著下降。     

热氧老化对溴化聚苯乙烯阻燃LGF/PA6复合材料表层结构性能的影响

研究了160℃条件下,不同热氧老化时间对溴化聚苯乙烯与三氧化二锑复配阻燃长玻纤增强尼龙6复合材料(FR/LGF/PA6)表面热稳定性、结晶度及表面形貌、结构变化的影响,并采用热重分析、差示扫描量热法分析、傅里叶红外光谱技术和扫描电子显微镜在热与氧共同作用下对FR/LGF/PA6复合材料表层结构与性能的影响进行了表征。结果表明:热氧老化导致的FR/LGF/PA6复合材料表层基体分子链的断裂、降解以及形成的微裂纹、凹坑是导致表层复合材料熔融温度、结晶度、热稳定性降低以及表面结构变化的主因。热氧老化处理50 d后,FR/LGF/PA6复合材料表层结构的结晶度减小25.4%,且易形成生色基团使材料发生黄化。     

PP/APP/磷系阻燃剂FR复合材料的燃烧性能研究

将新型磷系阻燃剂1,3,5-三(5,5-二甲基-1,3-二氧杂环己内磷酸基)苯(FR)、无规聚丙烯(APP)加入聚丙烯(PP)中制备了 PP/APP/FR 复合材料,采用极限氧指数测定、垂直燃烧实验(UL94)、锥形量热分析对复合材料燃烧性能进行了研究。结果表明,APP/FR 提高了 PP 复合材料的氧指数和垂直燃烧性能级别,延长了点燃时间,降低了热释放速率和燃烧烟气中的 CO、CO_2浓度,阻燃效果显著。当15%(质量分数,下同)FR 和10%APP 复配阻燃 PP 时,复合材料的氧指数达29.6%,UL94 V-0级。     

热氧老化对长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能影响

将熔融浸渍制备的长玻璃纤维(LGF)增强聚丙烯(PP)与PP按照不同比例熔融共混,制备了不同LGF含量的LGF增强PP复合材料。研究了老化时间、LGF含量对LGF增强PP复合材料力学性能的影响。结果表明：随着LGF含量的增加,LGF增强PP复合材料的断裂伸长率稍有下降,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度及缺口冲击强度都显著提高。老化时间的延长,对低LGF含量的LGF增强PP复合材料的力学性能影响不大;老化时间较长时,高LGF含量的LGF增强PP复合材料的总体力学性能有所下降。     

热氧老化对RP/LGFPP阻燃体系性能的影响

为了探究140℃条件下不同热氧老化时间对红磷(RP)/长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)阻燃体系的阻燃性能、燃烧性能以及残炭形貌的影响。并采用极限氧指数值测试(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、锥形量热仪(CONE)等对热氧老化后RP/LGFPP阻燃体系结构与性能的影响进行了测试表征。结果表明:伴随热氧老化时间的增加,RP/LGFPP阻燃体系的LOI表现为先增大后减小变化规律,阻燃等级均保持为V-0级;试样的引燃时间(TTI)逐渐增加,热释放速率峰值(PHRR)及其平均值(MHRR)、总热释放速率(THR)值匀呈现不断下降的趋势。通过对锥形量热仪燃烧测试残留炭层的宏观形貌图分析,结果表明:未老化试样燃烧后形成黑色致密而均匀的残留炭层,试样燃烧后生成的炭层颜色随着经过热氧老化的延长逐渐变浅,且炭层表现为不致密和较多裂纹。     

DBDPE–Sb2O3复合阻燃LGFPP的热氧老化研究

采用十溴二苯乙烷(DBDPE)协同三氧化二锑(Sb2O3)组成复合阻燃剂DBDPE–Sb2O3(D–S)阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP),并采用热烘箱老化法研究了140℃条件下不同热氧老化时间对复合材料热氧老化性能的影响。结果表明,随着热氧老化时间的延长,LGFPP/D–S阻燃体系的氧指数值呈现出先升高后下降的趋势,垂直燃烧等级始终保持FV–0级的阻燃级别,复合材料的结晶度减小,力学性能逐渐下降。PP基体分子链的断裂以及玻纤与PP基体间发生界面脱粘是导致LGFPP/D–S复合材料宏观力学性能下降的主要原因。红外光谱表明,随着热氧老化时间的延长,试样表面会产生更多的生色基团使材料发生黄变,说明PP基体分子链的断裂加剧。     

磷酸硼协效膨胀型阻燃剂对聚丙烯阻燃性能的研究

在膨胀型阻燃剂（IFR）中添加不同比例的协效剂磷酸硼（BP）制备复合阻燃剂,将复合阻燃剂加入聚丙烯（PP）中,制备阻燃PP复合材料。通过垂直燃烧、极限氧指数测试、锥形量热测试、热重分析和力学性能测试对PP复合材料进行表征。结果表明：BP对IFR具有显著的协同阻燃效果。当添加2%BP和13%IFR时,PP/IFR/BP复合材料（样品4#）阻燃性能最佳,燃烧等级达到V-0,极限氧指数达到30.8%。样品4#的热释放速率峰值、平均热释放速率、总产烟量和总释放热与加入15%IFR的阻燃PP相比,分别降低19.51%、4.40%、34.00%和6.87%,700℃时样品4#的质量保留率增加50%。燃烧过程中,PP/IFR/BP复合材料的硼元素在凝聚相中催化IFR交联成炭,较未添加BP的复合材料,PP/IFR/BP炭层膨胀程度更高且更致密。BP协效剂的添加降低了阻燃剂的添加量,明显提升复合材料的力学性能。     

生物质对木塑复合材料燃烧性能影响的研究进展

综述了生物质对木塑复合材料燃烧性能的影响。分析了生物质中纤维素、半纤维素和木质素等主要化学成分和结构对生物质燃烧性能的影响,即生物质中木质素含量越高、纤维素含量越低,可燃性能越差;结晶度越低、取向度越高,可燃性能也越差。总结了生物质对热塑性塑料PVC、PE、PP基木塑复合材料的最初点燃时间、初始降解温度、热释放速率、高温残炭率以及氧指数的影响。虽然生物质会缩短木塑复合材料的点燃时间和降低最初降解温度,但会减小热塑性塑料的热释放速率、提高高温残炭率和极限氧指数。总的来说,生物质可有效提高木塑复合材料的燃烧性能,降低塑料制品的火灾风险。     

壳聚糖/聚磷酸铵膨胀阻燃PP的阻燃及抑烟性能

为了提高聚丙烯(PP)的阻燃和抑烟性能,将壳聚糖(CS)作为膨胀型阻燃剂的碳源、聚磷酸铵(APP)作为膨胀型阻燃剂的酸源和气源,在此基础上通过熔融共混的方法制备了PP/CS/APP复合材料。采用极限氧指数仪、锥形量热仪等仪器研究了PP/CS/APP复合材料的的抑烟性及阻燃性。研究结果表明:CS/APP添加量为30%时,复合材料的极限氧指数值最大可达28.1%;且复合材料在烟气释放总量、CO和CO_2排放上明显降低,抑烟性得到了提升;热释放速率峰值、平均热释放速率值、平均有效燃烧热值、总热释放量值降低,成炭率升高,PP/CS/APP复合材料更难点燃;火灾性能指数明显提高,阻燃性能得到了大幅度提升,火灾蔓延指数显著减小,同时火灾危险性也相应降低。     

热氧老化对长玻璃纤维增强聚酰胺6复合材料的影响

研究了160℃条件下不同热氧老化时间对未添加抗氧剂和添加抗氧剂的长玻璃纤维(LGF)增强聚酰胺(PA)6(PA 6/LGF)复合材料力学性能、热稳定性、结晶度及表面形貌的影响,并采用热重分析,差示扫描量热法分析和扫描电子显微镜观察对PA 6/LGF复合材料进行了表征。结果表明:PA 6基体分子链的断裂、降解以及LGF与PA 6基体的脱黏导致了PA 6/LGF复合材料宏观力学性能、熔融温度、结晶温度、结晶度以及热稳定性的下降。添加抗氧剂的PA 6/LGF复合材料拉伸强度保持率为83.9%,而未添加抗氧剂的复合材料则为76.8%。添加抗氧剂能使PA 6/LGF复合材料具有相对优异的力学性能保持率。     

T800碳纤维/环氧复合材料燃烧行为的实验研究

采用锥形量热仪、极限氧指数测试仪、垂直水平燃烧试验仪及扫描电镜等测试环氧树脂基体及T800碳纤维/环氧复合材料的燃烧特性、表面微观形貌及成炭行为。结果表明:50 kW/m2辐射强度下,相比环氧树脂基体,T800碳纤维/环氧复合材料的点燃时间、达到热释放速率峰值和最大烟释放速率峰值的时间分别延迟51、204、34 s,热释放速率峰值与烟释放速率峰值分别降低76%和59%。T800碳纤维/环氧复合材料的最大极限氧指数可达61.8%、垂直和水平燃烧等级分别为V-0和HB。T800碳纤维/环氧复合材料具有优异的防火性能,依据密集碳纤维束及燃烧后产生的包覆在表面形成炭层,实现双向阻燃及控烟。     

聚乳酸/苯基次膦酸铝复合材料的制备及其阻燃性能研究

采用共沉淀法制备了苯基次膦酸铝(AlP)并对其进行表征。在此基础上,通过熔融共混法制备了一系列聚乳酸/苯基次膦酸铝（PLA/AlP）复合材料,采用热重分析（TG）、极限氧指数测试（LOI）、UL 94垂直燃烧测试、微型量热测试研究AlP对复合材料热稳定性、阻燃性能、燃烧性能的影响。结果表明,AlP可以有效提高PLA/AlP复合材料的阻燃性能, 当AlP含量为30 %（质量分数,下同）时,PLA/AlP30的极限氧指数达到25.6 %,并达到UL 94 为V-0级;AlP可以提高PLA/AlP复合材料初始分解温度和成炭性; PLA/AlP复合材料的热释放速率峰值和总热释放随着AlP添加量增大呈现先增高再下降的趋势。     

焦磷酸哌嗪协同次磷酸铝阻燃聚丙烯复合材料性能

为提高聚丙烯(PP)的阻燃性能,以焦磷酸哌嗪(PAPP)和次磷酸铝(AHP)为原料,通过熔融挤出的方式制备了不同质量比的PP复合材料,采用极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、热重分析(TG-DTG)、锥形量热(CONE)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对PP复合材料热稳定性及阻燃抑烟性能进行分析,研究PAPP和AHP不同配比对阻燃性能的影响。结果表明,PAPP和AHP膨胀阻燃剂的加入大幅提升了PP复合材料的阻燃抑烟性能,当PAPP和AHP质量比为4∶1,总添加量为25%时,PP复合材料LOI达到31.5%,通过UL94垂直燃烧V-0级,800℃残炭率为23.16%,说明PAPP和AHP两者发挥了较好的协同阻燃作用。此外,其热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、烟释放速率(SPR)和总烟释放量(TSP)都得到大幅降低,SEM结果表明阻燃成分在PP复合材料表面形成了连续、致密的膨胀炭层,提升了材料的阻燃和抑烟性能。     

热氧老化对红磷阻燃LGFPP复合材料性能的影响

用熔融共混法制备了长玻纤增强聚丙烯/红磷(LGFPP/RP)复合材料,并采用热烘箱老化法,研究了140℃条件下不同热氧老化时间对复合材料热氧老化性能的影响。结果表明,随着老化时间的延长,复合材料的结晶度减小,力学性能显著下降。说明分子量降低,发生了显著的热氧化降解。扫描电子显微镜显示,LGFPP/RP复合材料表面出现了明显的网状裂纹,局部范围还出现了较大的裂纹。PP基体分子链的断裂以及长玻纤与PP基体间发生界面脱粘是导致LGFPP/RP复合材料宏观力学性能下降的主要原因。红外光谱表明,随着热氧老化时间的延长,试样表面会产生更多的生色基团使材料发生黄变,说明PP基体分子链发生了老化断裂。     

新型成炭剂的合成及其在阻燃聚丙烯材料中的应用研究

以水为溶剂,合成一种聚-2-胺基-4,6-哌嗪基-1,3,5三嗪的新型成炭剂,并对该成炭剂的红外和热稳定性进行测试。通过该新型成炭剂与聚磷酸铵制备膨胀阻燃剂(IFR),探究IFR对聚丙烯(PP)的氧指数、垂直燃烧、热降解行为、燃烧行为、炭层形貌的影响。结果表明:当新型成炭剂与聚磷酸铵质量比为1∶4,IFR-4使PP的阻燃性能最佳。当IFR-4的添加量为25%,PP/25%IFR-4的氧指数达到29.4%,1.6 mm垂直燃烧通过V-0级。新型成炭剂的热稳定性高,起始分解温度达到285.6℃,800℃残炭率达到32.8%。PP/IFR-4最大热失重峰对应的温度是481.6℃,800℃残炭率7.6%,热分解速率降低。加入IFR-4阻燃剂,复合材料的最大热释放速率为435 k W/m2,总热释放量为3 827.3 MJ/m2。IFR-4的加入使PP材料形成致密的炭层。因此,IFR-4提高PP的热稳定性,PP表面形成的炭层,隔热隔氧,起阻燃作用,并且降低热释放速率和总热释放量。     

溴化聚苯乙烯阻燃长玻璃纤维/PA6复合材料性能的研究

利用溴化聚苯乙烯(BPS)协同三氧化二锑(Sb2O3)制备新型卤素阻燃长玻璃纤维(LGF)增强尼龙6复合材料(BPS/LGF/PA6),通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)、热重分析法(TGA)、锥形量热(cone)等方法研究了BPS协同Sb2O3对LGF/PA6复合材料阻燃性能影响。结果表明,在BPS与Sb2O3的协效阻燃体系的质量分数为16%时,可使BPS/LGF/PA6复合材料的阻燃等级达到FV-0级,LOI为25.2%。而且,BPS协同Sb2O3能提高BPS/LGF/PA6复合材料的热稳定性,缓解PA6分解速率,从而起到良好的阻燃作用,成功地解决了玻纤增强材料燃烧时的"烛芯效应"问题。