沥青对PMMA热分解及燃烧性能的影响研究

采用自由基聚合法制备了纯的和添加了1.5%(质量分数)沥青的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),用热重(TG)分析和锥形量热仪测试了其热分解和燃烧性能并研究了其热分解动力学。TG分析结果表明,添加质量分数为1.5%的沥青,PMMA在氮气中和空气中的失重速率最大时温度分别由纯PMMA的379.2℃和308.9℃提高至386.2℃和354.7℃,热降解表观活化能显著提高;锥形量热仪测试结果表明沥青使PMMA的点燃时间缩短,燃烧更平稳,加入沥青后,点燃后300 s内的质量损失速率和热释放速率平均值分别由纯PMMA的0.212 g/s和569 k W/m2降至0.191 g/s和514 k W/m2,CO产率和烟释放速率平均值分别由0.009 9 kg/kg和0.027 0 m2/s增至0.012 0 kg/kg和0.036 8 m2/s。沥青提高PMMA燃烧性能的主要原因是抑制了PMMA的热分解。     

超细硼酸锌对LDPE/IFR体系抑烟性能的影响

用锥形量热法研究了超细硼酸锌对膨胀型阻燃低密度聚乙烯(LDPE/IFR)体系燃烧时发烟量和气体(CO、CO2)释放量的影响。结果表明:在超细硼酸锌引入LDPE/IFR体系后,烟产生速率的峰值从0.0427m2/s降低到0.0151m2/s,总烟释放量由1340.95降低为719.6,烟产生速率峰值出现的时间推后,证明了超细硼酸锌具有显著的抑烟作用,同时对LDPE/IFR体系燃烧时产生的CO和CO2也具有显著的抑制作用。     

单分子阻燃剂MPP的合成及其对醇酸树脂的阻燃抑烟

用多聚磷酸、季戊四醇和三聚氰胺合成单分子磷-氮系膨胀型阻燃剂——季戊四醇多聚磷酸酯蜜胺盐(MPP),采用傅里叶变换红外光谱仪表征了其分子结构,采用锥形量热仪和烟密度测定仪评价了MPP对醇酸树脂的阻燃和抑烟特性。结果表明:MPP对醇酸树脂的阻燃性能优于聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺构成的传统三组分膨胀型阻燃剂(IFR),有机蒙脱土(OMMT)以及IFR/OMMT复合阻燃剂。w(MPP)为30%时,醇酸树脂的热释放速率峰值从839.65 k W/m2降至251.89 k W/m2,总热释放速率从50.98 MJ/m2降至25.19 MJ/m2,动态生烟速率和有焰燃烧条件下的静态生烟速率降低,无焰燃烧条件下的静态生烟速率增大。     

DCP对动态硫化阻燃PE–HD/EPDM性能的影响

将过氧化二异丙苯(DCP)添加到碱式碳酸镁阻燃高密度聚乙烯/三元乙丙橡胶(PE–HD/EPDM)体系中,采用动态硫化法制备了阻燃PE–HD/EPDM材料。利用热重–差示扫描量热法分析了阻燃PE–HD/EPDM的热稳定性,扫描电子显微镜观察了阻燃PE–HD/EPDM的微观形貌,研究了DCP含量对阻燃PE–HD/EPDM性能的影响。结果表明,DCP的质量分数为1.0%时,阻燃PE–HD/EPDM材料的拉伸强度为9.7 MPa,断裂伸长率为1.2%,缺口冲击强度为39.5 kJ/m2,极限氧指数为30.8%;加入DCP后,PE–HD/EPDM材料的吸热峰有所滞后、燃烧炭层更为致密。     

有机硅、聚磷酸铵协效阻燃水性聚氨酯的燃烧性能研究

以羟乙基封端聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯二醇为起始原料,与异氟尔酮二异氰酸酯反应,制备了有机硅改性水性聚氨酯(Si-WPU);然后添加聚磷酸铵(APP),制备出一系列阻燃Si-WPU-APP。研究了APP用量对Si-WPU阻燃性能及热稳定性的影响。垂直燃烧实验表明,随着APP用量的增加,SiWPU-APP的阻燃性增加,当APP的质量分数为20%时达到UL-94 V-0级;氧指数实验表明,随着APP用量的增加,Si-WPU-APP的氧指数逐渐升高,当APP的质量分数为20%时达到30%;锥形量热仪测试表明,随着APP用量的增加,Si-WPU-APP的点燃时间逐渐延长,最大热释放速率由600 k W/m2降低到450 k W/m2且生烟速率由0.074 m2/s下降到0.044 m2/s;TG测试表明,APP的加入没有延迟Si-WPU降解的作用,但能促进C—C、C—O及Si—O键的成炭,从而大大降低材料后期的分解速率并提高成炭量。综合以上性能,聚磷酸铵的最佳质量分数为25%。     

基于锥形量热仪法对环氧树脂燃烧性能的研究

为了评价阻燃环氧树脂的阻燃性能以及燃烧行为,通过锥形量热仪(CONE)对阻燃后的环氧树脂进行了测试,得出热释放速率(HRR),总热释放量(THR),烟释放速率(SPR),总烟生成量(TSP),二氧化碳生成量(CO_2P),一氧化碳生成量(COP)等数据。数据结果显示:加入阻燃剂后以上数据均有不同程度的下降,Peak-HRR为110k W/m~2,THR为67.3m J/m~2,Peak-SPR为0.08m~2/s,TSP为14.4m~2/kg。很好的解释了聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺(MCA)具有较好的阻燃环氧树脂的作用。     

类水滑石协效阻燃聚氨酯硬泡的研究

采用氧化镁烟气脱硫固废制备了类水滑石(HTLcs)。通过氧指数仪、锥形量热仪研究了类水滑石对聚氨酯硬泡(RPUF)/聚磷酸铵(APP)阻燃体系的阻燃和抑烟性能的影响。研究表明,当聚磷酸铵用量为40%、HTLcs用量为10%时,聚氨酯硬泡的极限氧指数(LOI)达到了34.2%,其最大热释放速率(PHRR)由RPUF的140 k W/m~2降低到85 k W/m~2,减幅达39.3%,且最大烟释放速率(PSRR)低于0.25 m~2/s。类水滑石与APP具备一定的协效阻燃和抑烟性能。     

糠醇树脂基聚氨酯硬泡的阻燃性能研究

在聚氨酯(PU)硬泡合成中引入成炭剂糠醇树脂(FR)、膨胀型阻燃剂多聚磷酸铵(APP),制备了阻燃PU硬泡。用热重分析、扫描电子显微镜等方法对材料进行了表征,用氧指数法、锥形量热仪分别分析了材料的阻燃性能。结果显示,适量糠醇树脂的引入可降低PU硬泡的最大热释放速率(PHRR)。PU/FR/APP质量比55/20/25的PU硬泡的氧指数达31.8%,PHRR为75.4k W/m2,比纯聚氨酯硬泡的PHRR(119.5 k W/m2)下降了36.9%,最大烟释放速率(PSRR)下降62.1%。PU硬泡燃烧后残炭率较高,成炭致密。     

CONE法研究聚磷酸铵和硼酸对环氧树脂复合材料的阻燃作用

采用锥形量热法研究了聚磷酸铵(APP)、硼酸及由这两者组成的复配阻燃剂对环氧树脂(EP)复合材料燃烧性能的影响.结果表明:APP可使EP复合材料燃烧时的热释放量和烟释放量大大降低,到495s时累积热释放量为27.3MJ/m2,烟产生速率为2243m2/m2,与未阻燃EP复合材料相比分别下降了37%和49%,阻燃抑烟效果显著;硼酸推迟EP复合材料热解时间,延缓了烟尘和有毒气体的释放;APP与硼酸之间存在着协同阻燃作用,APP在燃烧前期催化EP成炭,硼酸降低燃烧后期的累积热释放量.     

聚磷酸铵阻燃型水性聚氨酯的阻燃性能

以聚碳酸酯二醇、异氟尔酮二异氰酸酯为原料,添加不同用量的聚磷酸铵(APP),制备了一系列阻燃水性聚氨酯。UL-94测试表明,随着APP添加量的增大,水性聚氨酯的阻燃性逐渐增大。锥形量热仪测试表明,随着APP含量从0%增加25%,水性聚氨酯的点燃时间由29 s延长到45 s,最大热释放速率(HRR)由413.2 k W/m2降低到314.3 k W/m2。热重测试表明,水性聚氨酯膜的热稳定性随着APP含量的增加而逐渐升高,当APP为25%时,热稳定性最好。力学性能测试表明,随着APP含量的增加,涂膜的拉伸强度及断裂伸长率逐渐下降。综合考虑以上因素,阻燃水性聚氨酯中聚磷酸铵的适宜用量为20%。     

ZnB/IFR协效阻燃长玻纤聚丙烯

通过氧指数、垂直燃烧、热失重、锥形量热和电镜扫描研究了由Zn B和IFR组成的协效阻燃体系对长玻纤增强聚丙烯的阻燃性能和机理。结果表明:Zn B与IFR对LGFPP有协同阻燃效果,当Zn B的质量分数为2%时,阻燃效果最佳,材料的热稳定好,极限氧指数可以达到23.5%,垂直燃烧等级为UL94 V-1级;650℃的残炭量达到33.71%,相对于IFR/LGFPP复合体系提高了1.85%;总热释放速率相比较IFR/LGFPP复合体系下降了17.01%;热释放速率峰值为97.26 k W/m2。相对于IFR/LGFPP复合体系的PHHR值下降了13.61%。扫描电镜表明Zn B/IFR协效阻燃的LGPP可以形成颜色深、致密连续、孔洞直径较小且数目少的炭层。     

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。     

环保型阻燃聚丙烯座椅的制备及性能研究

制备了一种环保型阻燃聚丙烯座椅,并对其燃烧性能和力学性能进行了研究。力学性能测试结果表明,该座椅材料的拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度分别达到24.5 MPa、457.1%和8.323 k J/m~2。燃烧性能测试结果表明,该座椅组件的5 min内总热释放量(THR_(5min))、最大热释放速率(MHR)、最大烟密度分别为25m J、46.54 k W和15%,其燃烧性能满足GB 8624—2012 B1级指标要求。     

苯基改性聚氨基环三磷腈对环氧树脂固化物的阻燃作用

通过锥形量热分析研究了苯基改性聚氨基环三磷腈(BPHACTPA)对酚醛胺固化环氧树脂(E-44/NX-2003)的阻燃作用,结果表明BPHACTPA对E-44/NX-2003有明显的阻燃作用,添加质量分数30%的BPHACTPA,E-44/NX-2003的总热释放量、最大热释放速率、平均热释放速率、平均有效燃烧热和平均质量损失速率分别降低了30.5%、56.9%、53.2%、22.1%和16.6%,达到热释放速率峰值所需时间和完全燃烧时间分别从83s和240s增加到了135s和330s。锥形量热实验的残余物分析表明,BPHACTPA主要是通过促进E-44/NX-2003炭化,并在CO2、N2和NH3等惰性气体的发泡作用下形成膨胀性炭层而产生阻燃作用。     

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。     

熔体拉伸PE–HD和PE–LLD薄膜的制备及性能

以高密度聚乙烯(PE–HD)和线型低密度聚乙烯(PE–LLD)树脂为原料,采用转矩流变仪,借助熔体拉伸法制备了具有取向结构的PE–HD膜和PE–LLD膜。利用偏光显微镜、傅立叶变换红外光谱、差示扫描量热、小角激光散射及力学性能测试分析不同熔体拉伸速率下PE–HD膜和PE–LLD膜的结构与性能变化情况。结果表明,熔体拉伸速率越高,PE–HD膜和PE–LLD膜的相对取向度越高,快速拉伸PE–HD膜和PE–LLD膜的相对取向度分别为2.043和1.556;熔体拉伸速率对PE–HD膜和PE–LLD膜的结晶温度影响不大,两种膜具有显著的结晶性,PE–HD膜的结晶性更好;随熔体拉伸速率的提高,PE–HD膜和PE–LLD膜的拉伸屈服应力和拉伸弹性模量提高,断裂伸长率降低,总体上看,PE–LLD膜的断裂伸长率较PE–HD膜高,而拉伸强度较PE–HD膜低。     

DOPO接枝氢氧化镁阻燃聚丙烯研究

采用自制的DOPO接枝氢氧化镁(MH)复合型阻燃剂(D-MH)制备了无卤阻燃聚丙烯(PP)材料。采用微型量热(MCC)、极限氧指数(LOI)、热重分析(TGA)研究了D-MH与MH的协同作用及其对材料阻燃性能、热释放总量及速率、热降解历程的影响。结果表明,接枝率仅为3.6%的D-MH阻燃体系即可表现出显著的催化成炭作用,使树脂热降解速率大幅降低。D-MH阻燃PP材料的LOI可达31.8%,其最大热释放速率(PHRR)和总热释放速率(THR)分别为496 W/g和18.9 kJ/g,相比于相同添加量的未改性MH阻燃聚丙烯树脂下降了19 W/g和0.7 kJ/g,表现出阻燃协同效应;另外,D-MH的表面有机化也提高了其与树脂相容性,使阻燃PP材料力学性能有所改善,更具综合性能优势。     

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。     

几种含磷阻燃剂对高抗冲聚苯乙烯/氢氧化镁复合材料燃烧性能的影响

分别将微胶囊红磷(MRP)、聚磷酸铵(APP)、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)通过熔融共混方法加入到高抗冲聚苯乙烯/氢氧化镁(HIPS/MH)复合材料中,制备了一系列含有不同含磷阻燃剂的HIPS/MH复合材料。采用垂直燃烧实验、极限氧指数实验(LOI)和锥形量热仪测试(Cone)研究了复合材料的燃烧性能。结果表明:与HIPS/MH复合材料相比,MRP阻燃剂用量为6.7%时,HIPS/MH/MRP复合材料的垂直燃烧级别由原来的无级别升至V-0级,LOI由原来的21.3%提高到23.5%,热释放速率峰值(PHRR)由271 k W/m~2降至175k W/m~2,平均热释放速率(AHRR)由134 k W/m~2降低到81 k W/m~2,总热释放量(THR)由111 MJ/m~2下降到64MJ/m~2,表明MRP与MH对HIPS有非常明显的协同阻燃作用。相比之下,APP和RDP对HIPS/MH复合材料的阻燃性能无显著影响,这两种含磷阻燃剂与MH之间无协同阻燃作用。此外,HIPS/MH/MRP复合材料具有良好的加工性能。     

热塑性塑料基/稻壳粉复合材料燃烧特性研究

应用锥形量热仪研究了稻壳粉填充常见热塑性塑料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)复合材料在燃烧过程中的燃烧行为.结果表明:在热辐射功率50 kW/m2下,PVC/稻壳粉的点燃时间最大;PE/稻壳粉和PP/稻壳粉的热释放速率曲线出现两个放热峰,而PVC/稻壳粉热释放速率曲线出现三个放热峰,其中PE-稻壳粉放热峰峰值最大;总热释放量由大到小依次为PE/稻壳粉、PP/稻壳粉和PVC/稻壳粉;在燃烧的早期阶段,PVC/稻壳粉质量损失率较大;但燃烧后PVC/稻壳粉的残余质鼍率最大.分析比较得出PE/稻壳粉和PP/稻壳粉复合材料两者的燃烧特性相近,而PVC/稻壳粉复合材料燃烧特性明显不同于前两者.