无卤磷系阻燃环氧树脂的制备及阻燃性能

以无卤磷系阻燃剂双酚A-双(5,5-二溴甲基-1,3-二氧杂己内磷酸酯)(FR)制备了阻燃环氧树脂(EP)复合材料,并测定了阻燃EP的阻燃性能。由锥形量热仪(CONE)测定的释热速率(HRR)、释热总量(THR)、质量损失速率(MLR)、生烟量(TSP)及有毒气体释放量等阻燃参数表明,当复合材料中FR含量为20%时,阻燃EP与纯EP相比,HRR,THR,MLR及SEA分别降低了70.9%,49.6%,90.8%及59.4%,呈现出良好的阻燃效果和抑烟性能;扫描电子显微镜(SEM)观测发现,经FR阻燃的EP在燃烧时形成了由封闭孔洞构成的均匀闭孔炭层。     

NiO_x与活性炭协效催化聚丙烯成炭及燃烧性能

利用不同价态的镍的氧化物(Ni Ox)为脱氢催化剂,活性炭(AC)为成炭促进剂,制备出了高效成炭阻燃材料,并研究了Ni的价态和AC含量及配比对聚丙烯(PP)催化成炭中PP自身成炭的影响。实验结果表明,Ni O与AC协同具有显著的催化成炭效果,其成炭率最高可达到32.3%;热释放速率(HRR)、质量损失速率(MLR)、热重分析表明PP/NiO/AC复合材料的HRR、MLR等燃烧特征参数均有所降低,具有较明显的阻燃性能和热稳定性;扫描电镜、高倍扫描电镜、透射电镜显示成炭结构为稳定的多壁碳纳米管(CNTs);X射线衍射结果表明NiO_x高温下还原成金属Ni,Ni作为活性中心催化PP脱氢裂解。     

用CONE研究阻燃PET的阻燃和烟释放

利用锥型量热令（CONE）在50kW/m^2的热辐照条件下，研究了纯PET和阻燃PET的阻燃和烟释放。通过对获得的质量损失速率（MLR），最大热释放速率（pk-HRR)、总热释放（THR）、有效平均燃烧热（av0EHC)、平均烟比率（av-SR)、平均比消光面积（av-SEA)及CO、CO2释放量的分析表明，阻燃PET的pk-HRR、THR和av-EHC等比纯PET有明显的降低，表现了良好的阻燃和抑烟作用。     

基于锥形量热分析的聚丙烯/海泡石复合材料阻燃性能研究

以天然海泡石(Sepiolite,SEP)和用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的有机海泡石(Organic-sepio-lite,OSEP)为填料,采用熔融共混法分别制备聚丙烯/海泡石(PP/SEP)、聚丙烯/有机海泡石(PP/OSEP)复合材料。根据锥形量热仪实验数据,选择热释放速率(HRR)、火灾性能指数(FPI)、生烟速率(SPR)、质量损失率(MLR)和燃烧残留物形貌分析,考察海泡石和有机海泡石对聚丙烯(PP)燃烧性能的影响。结果表明:CTAB以季铵盐的形式通过吸附方式键接在海泡石表面,改性后缔合和游离两种形式的-OH基团增加;阻燃PP的FPI有所提高,HRR最大降幅为66%,SPR由纯PP的0.117m2/s下降为0.0704m2/s,MLR由0.45g/s下降到0.20g/s;当有机海泡石阻燃剂添加量达到10%时,复合材料在燃烧过程中形成炭层。     

六(γ-氨丙基硅烷三醇)环三磷腈的制备及其在膨胀阻燃聚丙烯中的应用

以六氯环三磷腈、对羟基苯甲醛及γ-氨丙基硅烷三醇(KH553)为反应原料,合成了具有席夫碱结构的有机硅型成炭剂六(γ-氨丙基硅烷三醇)环三磷腈(HKHPCP)。以HKHPCP与聚磷酸铵(APP)的复配物为抗熔滴剂,以N-烷氧基受阻胺(NOR116)为阻燃协效剂,通过熔融共混技术制备了膨胀阻燃聚丙烯(PP)基复合材料(APP-HKHPCP-NOR116/PP)。利用FTIR、核磁共振(1 H和31P NMR)对HKHPCP的化学结构进行了表征。采用热失重、极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热、拉曼光谱和SEM研究了阻燃体系的热降解行为、阻燃性能及炭层的石墨化程度和致密性。HKHPCP的热失重结果表明,其在氧气氛围下的初始分解温度为300.2℃,1 000℃时残余率为34.8%。当添加总量为30wt%的阻燃剂时,APP-HKHPCP-NOR116/PP复合材料的极限氧指数(LOI)达到43%,且能通过UL-94V-0级,其热释放速率(HRR)、总热释放速率(THR)及烟释放速率(SPR)、总烟释放量(TSP)相比于纯PP分别降低了75.0%、50.5%和88.0%、80.8%,表现出显著的隔热、抑烟性能。APPHKHPCP-NOR116/PP复合材料燃烧后形成了高石墨化、致密的炭层。     

杨木胶合板阻燃性能研究

通过热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)、有效燃烧热(EHC)、CO产率、CO2产率以及烟释放总量等指标,研究了杨木胶合板的阻燃性能。实验结果表明:磷酸氢镁和二氧化锆阻燃剂单独使用时,都能够在杨木胶合板燃烧过程中降低热释放速率、总热释放量、有效燃烧热、CO2产率以及烟释放总量,增大CO产生速率,但阻燃效果不理想;而磷酸氢镁与纳米二氧化锆复合阻燃剂,可以在杨木胶合板燃烧过程中产生协同效应,并且使用此复合阻燃剂的杨木胶合板在点燃190 s后即停止燃烧,其阻燃效果最佳。     

MWNTs-OH/PET纳米复合材料的燃烧性能与阻燃机理研究

用原位聚合方法制备了纯PET和MWNTs-OH/PET纳米复合材料,用锥形量热仪测试了4种样品的燃烧性能,用场发射扫描电镜表征了纳米复合材料的微观机构。对比分析了4种样品的燃烧性能、烟及毒气释放量。结果表明复合材料的热释放速率(HRR)峰值及平均值,总放热量(THR)和有效燃烧热(EHC)平均值都有所降低,纳米复合材料的CO生成速率峰值较平缓且低于纯PET的CO生成速率,没有增加PET材料的毒性。从扫描电镜图和锥形量热仪测试结果可以初步断定,MWNTs-OH/PET纳米复合材料属于气相阻燃和凝固相阻燃机理。     

采用TGA/FT-IR分析聚丙烯复合材料的热氧化降解行为

传统的热塑性聚丙烯(PP)拥有优异的机械性能、良好的结晶性、易于加工、价格便宜等优点被广泛应用于诸多领域,但易燃性阻碍其应用。开发阻燃性PP复合材料及对其阻燃机理的认识是解决PP易燃性的关键科学问题之一。采用热失重(TGA)、热重-红外联用(TGA/FT-IR)的方法研究了阻燃PP的热氧化降解行为及阻燃机理。实验结果表明,改性的有机膦酸锆阻燃剂的加入没有对PP的热稳定性产生明显影响,而提高了PP燃烧后残碳层的热稳定性,减少了燃烧过程中可燃性气体的排放速率和释放量,减少了有毒有害气体的释放量和速率,有效地提高了PP复合材料的阻燃性能及安全性能。     

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％.     

聚磷酸铵-淀粉对木粉／聚苯乙烯复合材料的阻燃作用

利用锥形量热仪分析了聚磷酸铵(APP)-淀粉阻燃体系在木粉/聚苯乙烯复合材料(WF-PS)中的阻燃作用。结果表明,添加APP能有效降低WF-PS的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR),增加成炭量,延长点燃时间(TTI),表现出显著的阻燃作用;APP对WF-PS的有效燃烧热影响不大,说明APP的阻燃作用为凝聚相机理,成炭是该机理的重要方面;添加淀粉作为APP的辅助成炭剂,能够提高阻燃效率并减少APP用量,APP-淀粉是WF-PS复合材料的有效膨胀型阻燃体系。APP-淀粉的添加对WF-PS的力学性质有一定不利影响,但是当APP用量在10%以下、淀粉用量2%以下时,WF-PS可保持良好的力学性能。     

用CONE/TG研究含淀粉膨胀阻燃聚丙烯体系的阻燃和烟释放

利用锥形量热仪（ＣＯＮＥ）在５０ｋＷ／ｍ＾２热辐照条件下,并配合ＴＧ和极限氧指数（ＬＯＩ）对含淀粉膨胀阻燃聚丙烯（ＰＰ）体系的阻燃和烟释放进行了研究,通过对获得的最大热释放速率（ｐｋ－ＨＲＲ）,总烟释放量（ＴＳＰ）、平均比消光面积（ａｖ－ＳＥＡ）及质量损失速度燃烧热（ａｖ－ＥＨＣ）、最大烟产生速率（ｐｋ－ＳＰＲ）、总烟释放量（ＴＳＰ）、平均比消光面积（ａｖ－ＳＥＡ）及质量损失速度（ＭＬＲ）等参数和     

分子筛/受阻胺对膨胀阻燃聚丙烯的协同阻燃作用

采用热失重、极限氧指数、锥形量热研究了以受阻胺(NOR116)和分子筛为协效剂,与聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)在聚丙烯基体中的热降解行为及协同阻燃性;并用拉曼光谱和扫描电镜分析了残炭的结构和形貌,进一步研究了其协同阻燃机理。结果表明,NOR116/分子筛协效阻燃体系可明显提高极限氧指数并改善燃烧时熔滴缺陷,显著降低热释放速率、烟释放速率;NOR116可有效提高PP的初始分解温度及最大分解速率温度,使膨胀阻燃体系后期的交联成炭及气体释放更加匹配;在燃烧过程中分子筛与膨胀阻燃体系形成了Si-P-Al-C的结构,可有效稳定炭层;拉曼光谱及扫描电镜结果表明,NOR116和分子筛可促进膨胀阻燃体系形成致密且高石墨化程度的炭层,有效阻隔了氧气的进入及热的反馈。     

硼-氮阻燃剂与氢氧化镁协同阻燃环氧树脂

将硼-氮阻燃剂2,4,6-三(4-硼酸-2-噻吩)-1,3,5-三嗪(3TT-3BA)与Mg(OH)_2进行复配,然后将其添加到环氧树脂(EP)中,通过热重分析、锥形量热、极限氧指数、垂直燃烧等测试方法,研究了3TT-BA/Mg(OH)_2复配体系对EP的阻燃性能。研究发现,3TT-3BA与Mg(OH)_2具有协同阻燃作用,添加10%3TT-3BA/10%Mg(OH)_2到EP中,其极限氧指数达到了32.5%,垂直燃烧达到了UL94 V-0等级。同时,3TT-BA/Mg(OH)_2复配体系还能有效减小EP热释放速率、热释放总量和生烟总量。通过扫描电镜等手段探讨了3TT-BA/Mg(OH)_2复配体系的阻燃机理。     

新型无卤膨胀阻燃聚丙烯的制备及阻燃性能

利用有机杂环磷酸酯1, 2, 3-三(5, 5-二甲基-1, 3-二氧杂环己内磷酸酯基)苯(FR)、聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺(MEL)制备新型无卤三源膨胀阻燃聚丙烯(IFR/PP)材料, 通过极限氧指数(LOI)、水平燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、锥形量热(cone)等方法研究了IFR对聚丙烯阻燃性能影响。结果表明: 当IFR总添加质量分数为30%(FR∶APP∶MEL质量比为4∶8∶3), 阻燃IFR/PP的LOI 达到36.2%, 其热释放速率峰值(pk-HRR)、热释放速率平均值(av-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)、比消光面积平均值(av-SEA)、质量损失速率平均值(av-MLR)及一氧化碳释放率平均值(av-CO)相对未阻燃PP分别降低75.9%、71.7%、76.4%、74.6%、58.3%和50.0%, 300 s时CO释放量接近0, 呈现出良好的阻燃、抑烟和抑毒性能; SEM研究表明, IFR催化PP在燃烧初期形成了致密、坚硬的优质炭层。     

PP-g-MAH对PP/OMMT纳米复合材料阻燃性能的影响

采用聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)作为相容剂,通过熔融插层法制备了具有阻燃性能的聚丙烯/有机蒙脱土(PP/OMMT)纳米复合材料。考察了相容剂、蒙脱土的用量等对纳米复合材料的阻燃性能的影响,并用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和热重分析(TG)等对材料进行了表征。TEM照片和XRD结果,表明PP-g-MAH能够很好地改善OMMT与PP的相容性,OMMT能在基体中达到剥离。当OMMT和PP-g-MAH质量分数分别为5%和10%时,热释放速率峰值(PHRR)和平均热释放速率(MHRR)分别为491 kW/m2和286 kW/m2,比纯PP降低了42%和30%,TG分析表明PP/PP-g-MAH/OMMT纳米复合材料具有了更高的热稳定性。     

阻燃聚丙烯的光稳定化

阻燃聚丙烯(PP)的光稳定化是一个很富挑战性的技术难题。文中提出了阻燃PP的光稳定化技术途径,汇集了几类耐光性较好的新型阻燃PP系统,综述了对用于PP的新一代阻燃剂及光稳定剂的要求,介绍了一些可供PP采用的新型阻燃剂和光稳定剂,以及它们的使用效果。