有机蒙脱土与膨胀阻燃剂协同阻燃聚丙烯

分别以膨胀型阻燃剂(IFR)为主阻燃剂、有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂,对聚丙烯(PP)进行阻燃改性。采用UL-94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)、热失重(TG)及拉伸等测试分别表征PP/IFR/OMMT复合材料的阻燃性能、热稳定性能及力学性能,研究了IFR和OMMT对PP阻燃性能、力学性能和热稳定性能的影响。通过红外线光谱仪分析了试样物质组成及扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的外观形貌。结果表明:OMMT的加入,使PP/IFR复合材料体系的热稳定性和阻燃性能得到极大提高。当添加2%(质量分数)OMMT,PP/IFR/OMMT复合材料的LOI值从18%上升到23%,阻燃级别从NR提升到V-0,并且无熔滴滴落,同时复合材料的力学性能也较好,拉伸强度达到34.46MPa,断裂伸长率能达到107.19%。     

表面改性对可膨胀石墨填充PP/TPU复合材料的结晶行为、燃烧与力学性能的影响

研究了钛酸酯偶联剂对可膨胀石墨(EG)填充聚丙烯(PP)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料性能的影响。通过差示扫描量热(DSC)、热重分析(DTA)、锥形量热仪(CONE)和扫描电镜(SEM)表征方法对PP/PUT/EG复合体系的结晶行为、燃烧与力学性能进行了研究。结果表明,EG是一种有效的阻燃剂,能显著提高材料的阻燃性能。未改性的EG对PP/TPU基体有促进成核结晶作用;而偶联剂的添加削弱EG粒子对基体的这种作用。偶联剂的加入可以改善PP/PUT/EG复合材料的力学性能,当加入20phr的EG时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别由改性前的5.3MPa和17.6%提高到经改性后的5.6MPa和18.3%。     

芳纶浆粕对膨胀阻燃聚丙烯性能影响

采用芳纶浆粕(PPTA-pulp)对膨胀阻燃聚丙烯(PP)进行增强改性,通过一步共混法制备了PPTA-pulp-膨胀型阻燃剂(IFR)/PP阻燃复合材料,考察了PPTA-pulp用量对PPTA-pulp-IFR/PP复合材料的力学性能、阻燃性能及热稳定性能的影响。结果表明,当硅烷偶联剂KH-550处理的PPTA-pulp质量比为5%时,膨胀阻燃复合材料的力学性能达到最佳: 拉伸强度40.0 MPa,冲击强度56.9 J·m^-1,极限氧指数LOI 28%,垂直燃烧等级达到UL-94 V-0级。复合材料的热稳定性能提高,炭残余量增加。SEM观察表明,PPTA-pulp经KH-550处理后,浆粕纤维与基体树脂的结合性较好。     

异氰酸酯类成炭剂的合成及在无卤阻燃聚丙烯中的应用

以三(2-羟乙基)异氰脲酸酯与对苯二甲酸为原料,通过熔融聚合反应,在无溶剂条件下制备出异氰酸酯类化合物(TT1),采用核磁氢谱、红外光谱、元素分析对TT1结构进行表征,通过热重对TT1的热稳定性进行测定。将TT1与结晶II-型聚磷酸铵(APP-II)按照不同比例复配得到膨胀型阻燃剂(IFR),将IFR添加到聚丙烯(PP)中,得到PP/IFR阻燃复合物。通过氧指数、UL-94垂直燃烧、锥形量热测试对PP/IFR复合物的阻燃及燃烧性能进行评定,通过TG对其热稳定性进行研究,以扫描电镜观测阻燃复合物燃烧后生成的炭层微观结构。测试结果表明,TT1和APP存在协效作用,复配的膨胀阻燃剂IFR对PP具有优良的阻燃效果。当IFR添加量为25%(质量分数,下同)时,PP/IFR的氧指数达到32.3%,UL-94垂直燃烧达到V-0级(样条厚3.0mm),且阻燃复合材料燃烧中热释速率明显减缓。     

有机硅/可膨胀石墨复合阻燃PP/TPU共混物的研究

为分析有机硅(Si)/可膨胀石墨(EG)对聚丙烯/热塑性聚氨酯/(PP/TPU)共混物性能的影响,通过差示扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)、锥形量热仪(CONE)等表征方法对复合材料体系的结晶行为、热稳定性能、燃烧行为及残炭形貌特征进行了研究.结果表明:EG是一种有效的阻燃剂,能显著提高材料的阻燃性能;Si的存在对PP/TPU/EG复合材料有促进结晶作用,熔点增加,耐热性能得以提高,但Si的添加对复合材料体系的阻燃性能有一定的抑制作用,表明Si与EG复配在阻燃PP/TPU共混物时在阻燃效果上具有反协同效应.     

植酸钙/聚磷酸铵膨胀阻燃剂对增韧改性聚乳酸性能的影响

针对难以同时获得具有高阻燃性和高韧性聚乳酸(PLA)的现状,文中将聚磷酸铵和植酸钙复配形成膨胀阻燃剂加入到通过动态硫化法制备的韧性聚乳酸/不饱和聚酯共混物中(TPLA),详细研究了二者配比对TPLA阻燃性能、燃烧行为、热性能以及力学性能的影响。热重分析表明,该膨胀阻燃剂的引入并没有破坏TPLA的热稳定性,反而提高了其高温残炭量。极限氧指数(LOI)、垂直燃烧和锥形量热测试结果显示,该复配阻燃剂对TPLA表现出优异的阻燃性能,添加质量分数10%聚磷酸铵和5%植酸钙后,TPLA可以通过UL-94V-0级,LOI达到27%;与纯PLA相比,改性后TPLA的峰值热释放速率和总热释放分别下降57.5%和69.5%。力学测试结果表明,阻燃TPLA的断裂伸长率和缺口冲击强度相比聚乳酸有大幅上升,分别为聚乳酸的7.6倍和6.5倍。     

苯基次膦酸铝用于玻纤增强PBT的无卤阻燃

采用一种新型次膦酸盐阻燃剂苯基次膦酸铝复配三聚氰胺焦磷酸盐对玻纤增强聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)进行无卤阻燃改性。通过热重分析研究了阻燃剂的加入对体系热分解过程的影响,通过氧指数、UL-94垂直燃烧及锥形量热测试研究了阻燃体系的阻燃性能。研究表明,苯基次膦酸铝与三聚氰胺焦磷酸盐复配比例为1∶1时阻燃效果最好,材料氧指数达到26.0%,通过UL-94 V-0级,同时样品热释放速率HRR降低至146 kW/m2,热重分析表明,两种阻燃剂之间通过化学反应促进了材料的提前分解,有利于在材料表面形成保护性炭层,从而提高了材料的阻燃性能。     

PP/PVAc-OMMT纳米复合材料及其阻燃材料的燃烧性能

利用锥形量热仪(CONE)在35kW/m2热辐照条件下,并结合极限氧指数(LOI)和UL-94垂直燃烧测试方法对聚丙烯(PP)/聚醋酸乙烯酯(PVAc)-有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料和加入无卤复配阻燃剂制备的PP/PVAc-OMMT/氢氧化镁(MH)/三氧化二锑(AO)纳米复合阻燃材料的热释放速率、烟释放及材料在燃烧时的质量损失行为进行了研究。结果表明,添加10%(质量分数)PVAc-OMMT可以提高PP材料的阻燃性能,燃烧时的热释放速率、质量损失率以及烟释放量减少,且PVAc-OMMT与无卤复配阻燃剂之间可产生阻燃协效作用,使纳米复合阻燃材料的阻燃性能、热稳定性和抑烟性进一步增强。     

膨胀阻燃天然橡胶的阻燃性能热稳定性燃烧行为及阻燃机理

分别以聚磷酸铵/季戊四醇（IFR）和可膨胀石墨（EG）为阻燃剂制备了阻燃天然橡胶（FRNR）,对比研究了2种膨胀阻燃剂对天然橡胶阻燃性能、力学性能、热稳定性、燃烧性能的影响,并探究了造成阻燃性能差异的机理。结果表明,EG在天然橡胶中表现出更佳的阻燃效果,添加40%（质量分数）IFR的FRNR的LOI值为26.2,UL-94为Ⅴ-0级;而添加20%（质量分数）EG后,FRNR的LOI值已达到28.4,UL-94为Ⅴ-0级;IFR和EG的添加会严重恶化天然橡胶的力学性能;锥形量热的测试结果表明,EG的添加能更有效降低天然橡胶的热释放速率、总热释放量和烟气生成量,添加20%EG的FRNR的主要燃烧性能参数已优于含40%IFR的FRNR,添加40%EG的FRNR的主要燃烧性参数大幅度改善,其中热释放速率峰值由795 kW/m²降低至211 kW/m²,600 s时的总热释放量和总生烟量由116.3 MJ/m²和46.7 m²下降到35.6 MJ/m²和2.6 m²...     

基于微流控技术的阻燃微胶囊的制备及其改性环氧树脂的性能与阻燃机制

为了进一步提高环氧树脂的阻燃性能,采用微流控技术制备了以乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)为壳,高效磷-氮阻燃剂(FR-PN)为芯材的FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊,并将其运用于环氧树脂(EP)中;对比了FR-PN/EP、FR-PN@ETPTA/EP的热稳定性、阻燃性能和力学性能;探讨了FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊对EP的燃烧性能和热降解行为的影响,揭示了FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊的阻燃机制。试验结果表明：FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊能够改善EP的阻燃性能,当阻燃微胶囊添加量为10wt%时,树脂的极限氧指数(LOI)值增加至37.3%,UL-94等级达到V-0级。环氧树脂中添加FR-PN阻燃剂或FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊会降低树脂的拉伸性能和弯曲性能,但加入阻燃微胶囊试件的拉伸性能和弯曲性能优于加入阻燃剂的试件,且添加10wt%阻燃微胶囊后,树脂的冲击强度比纯EP增加了39%。研究表明,阻燃微胶囊改性环氧树脂的阻燃机制是气相阻燃与凝聚相阻燃相结合。     

聚酰胺6对聚丙烯/膨胀阻燃体系阻燃性和力学性能的影响

以聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)组成的膨胀阻燃剂(IFR)为主阻燃剂，有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂，马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)为增韧剂，以聚酰胺6(PA6)为聚合物成炭剂，采用熔融共混法制备了PP/PA6/POE-g-MAH/IFR/OMMT阻燃复合材料，并研究了PA6对PP阻燃复合材料阻燃性和力学性能的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、热重分析、扫描电子显微镜和力学性能测试等手段对PP阻燃复合材料进行了测试与表征。结果表明：成炭剂PA6的加入，可显著地提高PP阻燃复合材料的阻燃性能，当PA6含量为5%时，PP阻燃复合材料的LOI由原来不含PA6时的25.5%提高到了30.0%,垂直燃烧等级由原来的无等级提高到了UL-94 V-0级，且随着PA6含量的进一步增加，LOI在逐渐增大。但PA6的加入，会使PP阻燃复合材料的力学性能下降。     

一种具有良好抑烟性能的磷杂菲阻燃剂在环氧树脂中的应用研究

本工作通过两步反应合成了一种磷杂菲类高效阻燃剂10-(2,5-二羟基二苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS-NQ),并将其用于环氧树脂(EP)的阻燃改性,探究了阻燃改性对EP材料阻燃性能、热性能及力学性能的影响.采用红外光谱(FTIR)和核磁共振确定了阻燃剂DOPS-NQ的结构,并通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热失重(TG)、锥形量热(CONE)测试了阻燃EP复合材料的阻燃性能和热性能.结果表明,在阻燃剂添加量较少的情况下,DOPS-NQ与聚磷酸铵(APP)复配时能够有效地抑制热量及烟气的释放,增大EP复合材料的LOI及残炭量.其中,当DOPS-NQ/APP的添加量为20％时,阻燃EP复合材料的LOI值增大到32.8％,锥形量热测试表明TSP和SPR分别减小了92％和91％,pHRR、THR、CO的释放量分别下降了81.6％、67.1％、93.3％,残炭量增加了46.5％,同时DOPS-NQ的加入也有助于提升EP复合材料的力学性能.     

改性炭黑/膨胀石墨/聚磷酸铵阻燃木塑复合材料的性能研究

采用改性炭黑(M-CB)、膨胀石墨(EG)、聚磷酸铵(APP)三者复合与木粉及聚丙烯(PP)制备阻燃抗静电木塑复合材料。通过ZC-36型高阻计、JF-3型氧指数测定仪、CZF-3水平垂直燃烧测定仪、锥形量热仪、热重分析(TGA)测定复合材料的表面电阻率、氧指数及燃烧性能、阻燃性能、热失重行为。研究结果表明M-CB有良好的导电性能,可以使材料表面电阻率由约1014Ω降低到约108Ω;锥形量热及氧指数结果等表明M-CB/EG/APP三者复合阻燃体系的阻燃性能优于单一组分,同时TGA结果表明样品材料热稳定性能高于单一阻燃体系,残炭量显著提高,可以保护PP,使PP分解温度上升。     

聚磷酸铵/聚酰亚胺微胶囊化改性阻燃聚丙烯薄膜性能研究

以聚磷酸铵(APP)为芯材、聚酰亚胺(PI)为囊材，通过低温喷雾干燥法制备微胶囊化改性APP阻燃剂。扫描电镜和红外光谱分析表明，改性后的APP分散性得到改善，并且PI较好地包覆在APP表面。将改性APP按照一定比例加入到PP树脂中制得薄膜，结果表明，改性APP的添加有提改善了薄膜的阻燃性能，极限氧指数比空白组最高提升了42.2%,UL-94达到V-0级，且热释放速率明显减缓，残炭量显著提升。此外，薄膜的机械性能、微观结构均未发生较大改变，可适用于物品的阻燃包装。     

三嗪膨胀阻燃母粒的制备及在聚丙烯中的应用

以高熔指聚丙烯(HM-PP)粉料为基体,通过双螺杆挤出机将聚磷酸铵(APP)、三嗪成炭发泡剂(CFA)和纳米二氧化硅(Si O2)与聚丙烯进行捏合,经挤出、冷却及切粒后,制备三嗪膨胀阻燃母粒,同时研究了膨胀阻燃剂与聚丙烯基体的不同质量比对母粒加工性能的影响。将制备的阻燃母粒以一定的添加量与聚丙烯(M02)混合后直接注塑,制备阻燃聚丙烯材料,通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)测试研究了材料的阻燃性能,通过拉伸、弯曲和冲击性能的测试研究了材料的力学性能,通过扫描电镜对材料截面的测试研究了阻燃剂在材料中的分散性及相容性,同时还研究了阻燃PP材料的耐水性能。结果表明,在阻燃剂添加量为65%的时候,阻燃母粒具有很好的加工性能,加工过程中无断条现象。当母粒的添加量为33.8%(阻燃剂含量为22%)时,材料通过UL-94 V-0级,LOI值达到了34.3%,表现出很好的阻燃效果。与单独添加膨胀阻燃剂的阻燃PP材料相比,阻燃母粒与聚丙烯树脂具有更好的相容性且在树脂中分散均匀,阻燃母粒的加入提高了材料的力学性能,同时材料的耐水性能也得到了很好的提高,材料在耐水测试后依然能保持很好的阻燃性能。     

纳米膨胀阻燃季戊四醇二磷酸酯双磷酰蜜胺有机改性蒙脱土/聚乳酸复合材料的制备及阻燃性能

将一种高效膨胀型无卤阻燃剂季戊四醇二磷酸酯双磷酰蜜胺(SPBDM)和有机改性蒙脱土(OMMT)添加到高分子量聚乳酸(PLA)中,熔融共混制备纳米膨胀型阻燃聚乳酸复合材料(SPBDM-OMMT/PLA)。采用XRD、TEM研究了纳米粒子的形态分布,并用热重分析法(TGA)、氧指数测试(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)探讨了该纳米阻燃SPBDM-OMMT/PLA复合材料的热性能和阻燃性能。研究表明,OMMT在PLA基体中有较好的分散性,高分子链插入层状硅酸盐片层间,形成了剥离型或插层型复合材料;相比纯PLA,加入SPBDM后改善了OMMT/PLA的高温热稳定性,最大热分解温度均向高温移动,且高温残炭质量分数大幅度提高;当SPBDM和OMMT质量分数分别为10.0%和1.0%时,纳米阻燃SPBDM-OMMT/PLA复合材料能达到较好的阻燃效果,LOI数值高达32%,相应垂直燃烧等级达UL-94V-0级。     

聚磷酸酯阻燃剂对PC/ABS合金阻燃性能影响

以聚苯氧基磷酸-2-10-氢-9-氧杂-磷杂菲基对苯二酚酯(POPP)为阻燃剂,对PC/ABS合金进行阻燃改性。通过极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧(UL-94)测试、热重分析(TGA)测试、锥形量热(CONE)测试和扫描电镜(SEM)测试等表征方法研究其阻燃性能。结果表明,当阻燃剂添加量为15%时可以达到UL94 V-0级,LOI值为21.1%;最大热释放速率(Pk-HRR)下降41.7%,热释放总量(THR)下降31.1%;TGA和SEM分析显示改性PC/ABS合金具有更好的成炭效果,燃烧后能促进表面生成致密多孔炭层,有效的隔绝氧气提高材料的阻燃性能。     

双环笼状磷酸酯类膨胀阻燃聚丙烯的研究

以笔者自行合成的两种双环笼状磷酸酯Trimer和PEPA(其结构见正文)为基的膨胀型阻燃剂阻燃PP，测定了阻燃PP的加，和UL-94阻燃性能，并利用锥形量热仪(CONE)测试了其释热速率(HRR)、总释热量(THR)、质量损失速率(MLR)、生烟量及有毒气体释放量等多种燃烧参数。阻燃PP与纯PP相比，HRR、THR及MLR分别降低约70％、60％及50％。     

无卤氮磷膨胀阻燃玻纤增强聚丙烯复合材料的制备与性能

因玻纤"烛芯效应"制备阻燃玻纤增强聚合物复合材料是具有挑战性的课题。文中以自制的膨胀型阻燃剂MPAL与八乙烯基倍半硅氧烷(OV-POSS)组成的复合阻燃剂阻燃玻纤增强聚丙烯(PP),研究了玻纤(GF)和增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)对阻燃PP体系的阻燃性能和力学性能的影响,结合扫描电镜和热重分析探讨了相应阻燃机理。结果表明,在阻燃PP体系中加入玻纤及适当增加其含量会显著改善阻燃PP材料的阻燃性能,归因于加入玻纤提高了阻燃PP体系的热稳定性以及利用MPAL/OV-POSS分解形成的复合炭层覆盖于玻纤表面,从而达到阻断玻纤"烛芯效应"目的。此外,加入增容剂MAPP及适当增加其含量会明显提高阻燃玻纤增强PP复合材料的力学性能,但对材料阻燃性能改善有限,归因于MAPP对体系界面结合和相容性的显著改善作用。当玻纤和MAPP质量分数分别为30%和5%时,所得阻燃玻纤增强PP复合材料具有优异的综合性能,表现出良好的应用前景。     

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。