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。     

PP复合材料的制备及其阻燃性能研究

将碳微球(CMSs)及聚磷酸铵(APP)添加至聚丙烯(PP)中,制备了PP复合材料。采用极限氧指数(LOI)、热重分析仪(TGA)、锥形量热仪(CONE)及电子万能试验机(EUT)等表征手段对PP复合材料的阻燃性能、热稳定性能以及力学性能进行了测试分析,考察了APP与CMSs的质量比以及添加量对PP阻燃体系性能的影响。结果表明:在APP与CMSs质量比为4:1,总添加量为30%时,PP/CMSs/APP复合材料的LOI为28.7%,较纯PP提高了59.4%;火灾性能指数(FPI)值较纯PP提高了约5倍;热释放速率峰值(PHRR)、总热释放量(THR)、平均热释放速率(MHRR)和平均有效燃烧热(MEHC)分别较纯PP降低了31.11%、14.2%、24.5%和32.1%;火灾蔓延指数(FGI)值较纯PP降低了55.3%,且复合材料的热稳定性有所提高,成炭能力显著提升,PP的阻燃性能得到明显改善。     

埃洛石纳米管对膨胀阻燃聚丙烯阻燃性能的影响

以聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)为膨胀阻燃体系(IFR)制备了含有埃洛石纳米管(HNTs)的无卤膨胀阻燃聚丙烯(PP)复合材料。通过极限氧指数和热失重分析仪(TGA)以及锥形量热仪(CONE)研究了天然纳米材料埃洛石纳米管(HNTs)的加入对膨胀阻燃PP阻燃性能与热稳定性的影响,并通过扫描电镜(SEM)对残炭形貌进行了观察和分析。结果表明,加入2份(质量分数,下同)的HNTs后,材料的极限氧指数提高到32%,达到UL-94V0级别,热释放速率降低到222kW/m2,加入HNTs后形成的炭层结构更致密,阻燃效果更好。     

磷系阻燃剂FR/APP协效阻燃PP

采用氧指数测定仪、热重分析仪和锥形量热仪研究了磷系阻燃剂1,3,5-三(5,5-二甲基-1,3-二氧杂环己内磷酸基)苯(FR)和聚磷酸铵(APP)复配体系对聚丙烯(PP)材料阻燃性能的影响.结果表明,FR/APP提高了PP的极限氧指数(LOI)、热稳定性和残炭率,降低了热释放速率.当w(FR)为15%和w(APP)为10%复配阻燃PP时,复合材料的LOI为29.6%.阻燃级别达到UL 94 V-0级.     

可膨胀石墨的氧化处理对复配阻燃PU涂层性能的影响

将可膨胀石墨(EG)与经过氧化处理的氧化石墨(OEG)分别与APP/氢氧化镁[APP/Mg(OH)_2]、APP/氢氧化铝[Al(OH)_3]复配,并通过浇注固化的方法制备聚氨酯阻燃涂层。通过极限氧指数、锥形量热测试对复合材料的阻燃性能进行了研究,并利用扫描电子显微镜对残炭形貌进行了分析。结果表明,OEG复配聚氨酯阻燃涂层表现出良好的阻燃性能,与粒径相同的74μm石墨相比,其极限氧指数有所提高,并且热释放速率峰值从258 kW/m~2下降到228 kW/m~2[APP/Mg(OH)_2],从461 kW/m~2下降到441 kW/m~2[APP/Al(OH)_3],分别下降了11.6%和4.3%;在复配OEG后残炭更加完整致密,且膨胀高度增加。     

海泡石对聚丙烯复合材料的协效阻燃作用研究

将海泡石(SEP)添加到膨胀阻燃聚丙烯(PP)复合材料中,考察了SEP对该体系的协效阻燃作用。结果表明,SEP的加入使PP复合材料的极限氧指数明显提高,且通过UL94垂直燃烧V–0级测试;热重分析测试表明,SEP明显提高了PP复合材料的热稳定性;锥形量热仪测试发现,SEP的引入明显降低了复合材料的热释放速率及产烟量。加入少量海泡石能减少膨胀阻燃剂的用量,明显改善阻燃复合材料的吸湿性能。     

无卤阻燃PP材料的火灾危险性分析

利用氧指数、热重分析等测试方法对无卤阻燃聚丙烯(PP)的阻燃性能、热降解行为及火灾危险性进行了系统分析。结果表明:当添加无卤阻燃剂质量分数为20%时,PP垂直燃烧(UL-94)达到V-0级,极限氧指数达到33.2%,同时热降解过程发生滞后现象,热稳定性提高;无卤阻燃PP在燃烧过程中可以有效地降低体系热释放速率、烟释放速率和总烟释放。     

聚磷酸铵/三嗪成炭剂/碳纳米管复配体系对聚丙烯阻燃性的影响

以三聚氯氰和4,4’-二氨基二苯砜为原料制备了新型的三嗪类成炭剂(CA-DDS),并将与聚磷酸铵(APP)复配后用于阻燃聚丙烯(PP)。研究了不同配比的APP/CA-DDS阻燃体系对PP热稳定性和阻燃性能的影响,并进而对比了少量碳纳米管的引入对APP/CA-DDS阻燃体系的提高作用。结果表明:所合成的三嗪类成炭剂CA-DDS具有良好的热稳定性和成炭性能,与APP复配使用可以促进PP成炭,有效地提高PP的阻燃性能,热释放速率峰值由1 046 kW/m2降低至660 kW/m2。在APP/CA-DDS总质量分数为25%,二者质量配比为2∶1的基础上添加质量分数1%的碳纳米管后,可进一步提高PP的阻燃性能,热释放速率峰值降低至352 kW/m2。     

新型环保高效膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯

对2个复合体系聚丙烯/膨胀型阻燃剂(PP/IFR)及聚丙烯/聚烯烃弹性体/纳米碳酸钙/膨胀型阻燃剂(PP/POE/nano-CaCO3/IFR)的阻燃性进行研究,通过测试氧指数、水平燃烧速率、烟密度以及燃烧测试后试样的形貌观察,分析了复合体系的阻燃效果及机理。结果表明,PP/IFR复合体系可达到优异的阻燃性能,IFR用量为30份时氧指数达到34.4%,并且可明显改善PP的熔滴现象。而添加POE破坏了阻燃炭层的形成,降低了氧指数,并伴随严重的熔滴,却能明显降低释烟量。     

硼酸锌对聚丙烯/EPFR/4A分子筛膨胀阻燃体系的协同作用

研究了硼酸锌(ZB)对PP/EPFR/4A分子筛膨胀阻燃体系的协同阻燃作用。UL-94垂直燃烧和极限氧指数实验结果表明:加入2%的硼酸锌能够有效提高聚丙烯的阻燃性,无卤阻燃PP的极限氧指数从不添加硼酸锌时的27%增加到31.5%。锥形量热器测试表明:加入2%的硼酸锌后材料的热释放速率(HRR)下降了37.5%,且第二个放热峰消失。扫描电镜实验结果表明:适量硼酸锌能够促进体系在高温下形成致密的炭层,阻止炭层下聚合物的燃烧。动态红外结果表明:硼酸锌能够提高聚丙烯/EPFR/4A分子筛复合材料体系的热稳定性。     

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。     

新型膨胀无卤阻燃PP复合材料的性能

研究了不同配比的新型膨胀阻燃体系[1,2,3-三(5,5-二甲基-1,3-二氧杂己内磷酰氧基)苯(FR)/多聚磷酸铵(APP)]对聚丙烯(PP)阻燃性能和力学性能的影响。结果表明:当膨胀阻燃体系m(FR)/m(APP)为1:2,总添加量为30%时,与纯PP相比,阻燃PP复合材料的极限氧指数从19.7%提高到27.5%,最大分解速率从2.33%/min降低到1.91%/min,600℃残炭量从6.8%上升至22.8%,呈现良好的膨胀阻燃效果。随着w(APP)的增加,拉伸强度呈下降趋势,简支梁缺口冲击强度逐渐增大。     

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。     

硅烷偶联剂在膨胀阻燃聚丙烯复合体系中的应用

用乙烯基硅烷偶联剂(A-172)对膨胀阻燃剂(IFR)进行表面改性,研究了该阻燃剂对聚丙烯(PP)体系力学性能和阻燃性能的影响。结果表明:当A-172/IFR/PP为0.5/22.5/77.5时,体系的力学性能基本不变,但阻燃性能得到了改善。其中氧指数同比提高了22.5%,体系的热释放速率峰值和烟释放速率峰值同比分别下降了9.7%和98.75%。     

有机化坡缕石黏土-膨胀型阻燃聚丙烯复合材料的制备及性能

制备了优异阻燃性能(LOI36%)兼具良好力学性能的膨胀型阻燃聚丙烯复合材料OPGS/PA-APP/PP。将有机化坡缕石黏土引入到哌嗪-多聚磷酸铵(PA-APP)膨胀型阻燃(IFR)聚丙烯(PP)复合材料中,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、通用电子万能试验机研究了有机化坡缕石黏土添加量对PA-APP阻燃聚丙烯复合材料阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,添加质量分数为2%的有机化坡缕石黏土提高了该复合材料的阻燃性能和力学性能。此外,所制备样品经垂直燃烧测试可达到阻燃V-0级别。实验证明,有机化坡缕石黏土在膨胀型阻燃聚丙烯复合材料中具有明显的协效阻燃作用。     

MPOP/APP复合阻燃剂对PP燃烧行为的影响

通过熔融共混法制备了聚丙烯/三聚氰胺聚磷酸盐(PP/MPOP)和聚丙烯/三聚氰胺聚磷酸盐/聚磷酸铵(PP/MPOP/APP)阻燃复合材料,探讨了阻燃剂MPOP的添加量以及MPOP、APP的配比对复合材料燃烧行为的影响。结果表明:PP/MPOP复合材料的热稳定性和阻燃性能随MPOP添加量的增加而提高,且均在MPOP添加量为30份时达到最大值。同PP/MPOP(100/30)相比,当复合阻燃剂MPOP/APP的添加量为30份、且配比为15/15时,复合材料PP/MPOP/APP的热稳定性下降。但在所有试样中,该阻燃PP复合材料具有最低的最大分解速率以及最高的成炭率;其极限氧指数(LOI)为23.6%,较PP/MPOP(100/30)和纯PP分别提高了22.3%和32.6%;并且PP/MPOP/APP(100/15/15)的平均热释放速率、总释热量、有效燃烧热均达到最低值,因此该复合材料具有最佳的阻燃性能。     

膨胀阻燃PP的制备及其阻燃性能研究

以三羟乙基异氰尿酸酯(THEIC)为成炭剂,与聚磷酸铵(APP)及4A型分子筛组成可用于聚丙烯(PP)的膨胀阻燃剂(IFR)体系,并研究了IFR对PP阻燃性能和热降解行为的影响。结果表明:由32%的THEIC、64%的APP和4%的4A型分子筛组成的IFR对PP具有较好的阻燃效果;IFR用量为25%时,阻燃PP的氧指数达到34.0%,并通过UL 94V-0测试。热重分析(TGA)测试结果表明,THEIC和APP具有协同成炭作用,IFR通过改变PP的热降解行为,提高了PP的热稳定性。扫描电镜(SEM)测试结果表明,阻燃PP/IFR体系在燃烧后形成了致密的膨胀炭层,起到很好的阻燃作用。     

氧化亚镍在RTB-IFR膨胀阻燃体系中的协效作用

将氧化亚镍(NiO)与膨胀阻燃剂(RTB-IFR,未添加协效剂成分)复配,应用在聚丙烯(PP)复合材料中以研究NiO的阻燃协效作用。探讨了NiO对膨胀阻燃PP复合材料的阻燃性能、力学性能及热降解行为的影响。结果表明,在PP中单独添加20%RTB-IFR阻燃剂,PP复合材料具有较好的阻燃性能,氧指数为31.8%,3.2 mm样条能通过UL94 V-0级。当RTB-IFR阻燃剂中加入5%NiO时,PP复合材料的阻燃性能明显得到提高,氧指数达到33.6%,1.6 mm样条即能通过UL94 V-0级。同时,NiO对PP复合材料的力学性能影响较小。NiO的引入改变了RTB-IFR及RTB-IFR/PP体系的热降解过程,降低了PP复合材料的热分解速率,提高了复合材料高温时的残炭量和热稳定性。     

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。     

新型有机硅阻燃成炭剂的热性能及成炭机理的研究

传统膨胀型阻燃剂(IFR)中的炭源为小分子醇类化合物,因此阻燃剂具有易吸湿、易迁移、与聚合物基体不相容等缺点。为了改进这些缺点,合成了一种新型的含有机硅的三嗪类大分子成炭剂(CA),将其与多聚磷酸铵(APP)复配成膨胀型阻燃剂用于聚丙烯(PP)阻燃。通过红外光谱、热失重分析、极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热仪、扫描电子显微镜等手段研究了CA的热性能、燃烧性能、成炭机理以及APP与CA的配比对PP阻燃性能、热稳定性能的影响。结果表明,所合成的CA显示出较好的热稳定性和优异的成炭性,残炭率为25.6%(600℃)。另外,APP与CA在阻燃PP中具有协同阻燃作用;IFR的加入能大幅度降低PP阻燃体系的热释放速率和总释放热,有效地降低烟释放量及烟释放速率,提高PP的阻燃性能。