氢氧化铝改性苯并噁嗪及阻燃性的研究

以加入氢氧化铝(ATH)提高苯并噁嗪树脂(BOZ)的阻燃性,并对阻燃聚苯并噁嗪树脂的性能进行研究.结果表明,当氢氧化铝质量分数大于20%时,聚苯并噁嗪树脂的阻燃性可以达到UL-94V0级.差示扫描量热(DSC)和动态机械分析(DMA)测试显示氢氧化铝的加入,使苯并噁嗪树脂开环固化反应放热热焓和峰值温度均有降低,使聚苯并...     

超支化聚硼酸酯改性苯并噁嗪树脂阻燃性能研究

苯并噁嗪是一种类似酚醛树脂的开环固化型热固性树脂,具有一定的耐热性和阻燃性,但在阻燃要求高的场合使用时,需要进一步改善其阻燃性、力学性能及工艺性。而已有的阻燃改性方法较难实现在提高树脂阻燃性的同时兼顾其力学性能和工艺性。采用一种具有增韧作用的耐高温超支化聚合物—超支化聚硼酸酯(HBPB),在改善苯并噁嗪树脂力学性能和固化工艺性的基础上对其进行阻燃改性。加入2.5或5.0wt%的HBPB后,苯并噁嗪树脂的800℃(氮气)残碳率可由46.0%提高至50.9%和54.8%;阻燃性能明显提升,由UL-94V1提高到UL-94V0级,苯并噁嗪树脂的极限氧指数也由24%增加到30%和33%。HBPB改性苯并噁嗪树脂燃烧产物表面形成的致密表面结构,是树脂阻燃性提高的重要原因。     

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...     

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。     

磷氮阻燃剂PiP-DOPO的制备及对环氧树脂的阻燃EI北大核心CSCD

以无水哌嗪、DOPO、四氯化碳为原料制备了磷氮阻燃剂6,6’-(哌嗪-1,4-二基)双(6H-二苯并[c,e][1,2]氧杂磷苯-6-氧化物)(PiP-DOPO),通过红外光谱与核磁共振对其结构进行了表征。将其用于阻燃环氧树脂,通过热重分析(TG)对PiP-DOPO与环氧树脂复合材料的热性能进行了表征,通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)及锥形量热测试对环氧树脂复合材料的阻燃性能进行了表征,通过扫描电镜(SEM)对环氧树脂复合材料残炭形貌进行了表征。结果表明,当体系中磷的质量分数为1.50%时,TG测试表明,600℃时体系残炭量由23.02%(EP-0)增加至25.23%(EP-3)(N2氛围),LOI为27.5,UL94测试为V-0级,最大热释放速率(PHRR)由622.8kW/m2降至325.0kW/m2,总热释放量(THR)由121.8 MJ/m2降至76.8 MJ/m2,SEM表明PiP-DOPO的加入能够明显改变环氧体系残炭的表面形貌,PiPDOPO对环氧树脂有良好的阻燃效果。     

磷氮阻燃剂PiP-DOPO的制备及对环氧树脂的阻燃

以无水哌嗪、DOPO、四氯化碳为原料制备了磷氮阻燃剂6,6’-(哌嗪-1,4-二基)双(6H-二苯并[c,e][1,2]氧杂磷苯-6-氧化物)(PiP-DOPO),通过红外光谱与核磁共振对其结构进行了表征。将其用于阻燃环氧树脂,通过热重分析(TG)对PiP-DOPO与环氧树脂复合材料的热性能进行了表征,通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)及锥形量热测试对环氧树脂复合材料的阻燃性能进行了表征,通过扫描电镜(SEM)对环氧树脂复合材料残炭形貌进行了表征。结果表明,当体系中磷的质量分数为1.50%时,TG测试表明,600℃时体系残炭量由23.02%(EP-0)增加至25.23%(EP-3)(N2氛围),LOI为27.5,UL94测试为V-0级,最大热释放速率(PHRR)由622.8kW/m2降至325.0kW/m2,总热释放量(THR)由121.8 MJ/m2降至76.8 MJ/m2,SEM表明PiP-DOPO的加入能够明显改变环氧体系残炭的表面形貌,PiPDOPO对环氧树脂有良好的阻燃效果。     

白度化包裹红磷/膨胀型阻燃剂协效阻燃ABS的研究

采用极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧UL-94测试、热重分析(TG)和锥形量热仪(CCT)测试研究了膨胀阻燃剂(IFR)/白度化包裹红磷(WMRP)对ABS复合材料的阻燃性能和热稳定性的影响。其中IFR是由硅包裹APP(SiMCAPP)和可膨胀石墨(EG)以质量比为1∶3的比例组成的。结果表明,固定IFR和WMRP总质量分数为15%时,当WMRP的添加量为3%(wt,质量分数,下同)时,阻燃ABS复合材料LOI值最大为30.2%,UL-94测试达到V-0级,阻燃材料在700℃的残炭率为23.7%。锥形量热仪实验表明,相对于纯ABS添加3%WMRP的复合材料其最大热释放速率降低至201.8KW/m~2,总的热释放速率降低至60.7MJ/m~2,总烟释放量降低了47.9%。研究结果显示WMRP与膨胀阻燃剂之间存在阻燃协效作用,加入适量的WMRP可以提高膨胀阻燃剂阻燃效果。     

不同辐照强度下阻燃聚氨酯泡沫的燃烧行为

利用锥形量热-傅里叶变换红外光谱联用仪对阻燃硬质聚氨酯泡沫材料(FRPU)在不同辐照强度下的火灾危险性进行了系统研究。研究结果表明,阻燃剂的加入能明显降低FRPU的热释放速率和总热释放量,但大大增大了FRPU的生烟速率、总生烟量和燃烧烟气中CO、HCN和HCl等有毒气体的生成量;随着辐照强度的增大,FRPU的热释放速率峰值、总热释放量、总生烟量和燃烧烟气中的CO、HCN和HCl浓度的最大值分别由131 kW/m2、8.0MJ/m2、3.8m2/m2、192.7μL/L、42.7μL/L和77.4μL/L增大到260kW/m2、39.7MJ/m2、13.8m2/m2、734.5μL/L、157.7μL/L和210.5μL/L。     

香草醛衍生含磷席夫碱的合成及与DOPO协效阻燃环氧树脂

本文以苯基磷酰二氯、香草醛和4-氨基苯酚为主要原料,合成了一种含磷席夫碱阻燃剂(PH-VAN-AP),并采用红外光谱、核磁共振氢谱和核磁共振磷谱证明其结构符合预期。将DOPO与PH-VAN-AP作为复配阻燃剂PH/DOPO加入环氧树脂(EP)中,通过垂直燃烧(UL-94)、极限氧指数(LOI)和锥形量热测试(CCT)对其阻燃性能进行了表征,并利用热失重和差示扫描量热分析了环氧树脂的热稳定性、热降解过程及玻璃化转变温度(Tg)。结果表明,PH/DOPO兼有气相和凝聚相2种阻燃机理,能有效提高EP的燃烧性能。具体而言,当仅添加PH/DOPO至体系的3%(质量分数)时,顺利通过了UL-94测试并达到V-0等级,其LOI由24.7%提高至34.8%。此外,峰值热释放速率(PHRR)和总热释放(THR)分别降低了257 kW/m²和8 MJ/m²,材料的残留量提高了6.8%。添加3%的PH/DOPO,环氧树脂的Tg由149.5℃降至148.1℃,变化不大,表明PH-VAN-AP一定程度上改善了由于DOPO加入EP后导致Tg下降的问题。     

DOPO对苯并口恶嗪树脂的阻燃改性

采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷菲-10-氧化物(DOPO)与二苯甲烷二胺型苯并口恶嗪(BOZ-M)混合,制备了固化浇铸体。采用差示量热扫描(DSC)、动态机械分析(DMA)、垂直燃烧试验、热失重分析(TGA)及扫描电镜(SEM)对浇铸体性能进行了分析和研究。结果表明,DOPO可以和苯并口恶嗪树脂发生开环加成反应,进而将DOPO分子结合到聚苯并口恶嗪树脂的网络结构中;当DOPO的含量大于5%,即可以使聚苯并口恶嗪树脂的阻燃性达到UL-94V0级;DOPO的加入,降低了聚苯并口恶嗪树脂的交联密度和玻璃化转变温度,但提高了它的高温残炭量。     

膨胀型阻燃剂/聚碳酸酯复合材料的阻燃性能研究

通过极限氧指(LOI)、水平垂直燃烧(UL-94)、热重分析法(TGA)、锥形量热(CONE)等方法研究了新型膨胀型阻燃剂(SNP)对聚碳酸酯(PC)阻燃性能的影响。结果表明,阻燃PC的SNP最佳添加量为0.075%(质量分数),复合材料的LOI达到34.75%、UL-94 V-0级别,其点燃时间(TTI)减少40%、烟热释放量的峰值(PSPR)降低16.7%、火势增长指数(FIGRA)降低56%、峰值热释放速率时间(TPK-HRR)是原料PC的1.6倍,呈现出良好的阻燃性能和抑烟效果。SEM研究表明,SNP阻燃PC存在凝聚相和气相双重阻燃机理。     

用氧化淀粉作成炭剂制备阻燃环氧树脂的研究

研究了采用氧化淀粉作为成炭剂,与密胺树脂包覆的聚磷酸铵复配后制备阻燃环氧树脂。结果表明,采用6.25%OST3和6.25%MFAPP复配的膨胀型阻燃剂制备的阻燃环氧树脂的阻燃性能最好,所制备阻燃环氧树脂的LOI为29.5%,能通过UL-94V-0级,热释放速率峰值为400kW/m2,总热释放量为13.4MJ/m2,点燃时间最短,仅为22s。     

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。     

二乙基次膦酸铝与三嗪成炭剂协同阻燃PBT的研究

采用二乙基次磷酸铝(AlPi)复配超支化三嗪大分子成炭剂(EA)对聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)进行无卤阻燃改性。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,通过热失重分析(TGA)研究了复配阻燃体系的热性能,采用扫描电镜(SEM)观察阻燃体系燃烧炭层的形貌。研究表明,AlPi与EA复配比例为7∶3时阻燃效果最好,材料氧指数达到34.6%,通过UL-94V-0级,热释放速率峰值(PHRR)降低至653kW/m2;热重分析表明,复配阻燃体系的加入促进了PBT的提前分解成炭,增加了阻燃PBT的残炭量;燃烧炭层扫描电镜说明,复配阻燃体系能形成连续致密的膨胀炭层,提高阻燃效果。     

膨胀阻燃多层膜改性苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板的制备及性能

为提高苎麻织物作为复合材料增强体时的阻燃性能,首先,采用层层组装法在苎麻织物表面构筑了氨基化多壁碳纳米管（MWCNT）-聚磷酸铵（APP）与聚乙烯亚胺（PEI）-APP膨胀阻燃多层膜;然后,将改性后的苎麻织物与苯并噁嗪树脂复合制备了苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板,并研究了层压板的热降解行为、阻燃性能与力学性能。结果表明:与纯苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板相比,含MWCNT-APP与PEI-APP膨胀阻燃多层膜的层压板热释放速率峰值由106.6 W·g-1降低至53.4 W·g-1和53.0 W·g-1,总热释放量由12.3 kJ·g-1降低至7.6 kJ·g-1和9.0 kJ·g-1,极限氧指数由23.5提高至27.2和27.0,UL94级别由无级别提高至V-0和V-1级,弯曲强度由81 MPa提高至122 MPa和143 MPa,弯曲断裂伸长率由1.2%提高至1.4%和1.7%,拉伸性能也得到了一定的改善。所得结论表明使用MWCNT-APP与PEI-APP膨胀阻燃多层膜可在提高层压板阻燃性能的同时,改善其力学性能。      

有机蒙脱土协同含磷木质素基成炭剂阻燃聚乳酸

将自制含磷木质素基成炭剂（Lig-P）和聚磷酸铵（APP）复配用于制备阻燃聚乳酸（PLA）基复合材料,考察了协效阻燃剂有机蒙脱土（OMMT）对阻燃PLA性能的影响。采用极限氧指数（LOI）仪、垂直燃烧（UL-94）测试仪、锥形量热仪、热失重分析仪分别对Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的阻燃性能、热稳定性能和燃烧行为进行了研究。结果发现,OMMT与Lig-P-APP存在明显的协同阻燃作用,当OMMT替代3wt%的Lig-P-APP时,Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的LOI由27%增加至32%,UL-94等级由V1级提高至V0级;且Lig-P-APP-OMMT/PLA阻燃复合材料的最大热降解速率有所降低,800℃的残炭量提高了将近50%;此外,OMMT的引入使PLA阻燃复合材料的热释放速率明显降低,热释放速率峰值（PHRR）、烟释放速率峰值（PSPR）及总烟释放量（TSR）分别降低了26.4%、60%及26.3%。OMMT可明显提高阻燃PLA炭层的致密度及石墨化程度。      

一种新型低黏度阻燃性苯并噁嗪/含磷环氧共混树脂的制备

采用含醛基苯并噁嗪和二苯甲烷二胺型苯并噁嗪的混合物(MA)为基础树脂,加入含磷环氧树脂进行改性,制备了一种适用于RTM工艺、综合性能优良的新型阻燃树脂(MAE)。采用多种测试方法表征了该共混树脂的黏度和固化行为,及固化物的耐热性能、阻燃性能与力学性能,讨论了含磷环氧树脂用量对综合性能的影响。结果表明,共混树脂黏度满足RTM工艺要求,随着含磷环氧树脂用量增加,体系黏度增长变慢,延长了工艺适用期。加入含磷环氧后,共混体系的力学强度大幅增加,阻燃性仍保持UL-94V-0级别。     

新型磷氮型阻燃剂的制备及其阻燃聚氨酯泡沫塑料

以三（2-羟乙基）异氰尿酸酯（THEIC）和苯氧基磷酰二氯（PDCP）为主要原料,合成了一种新型磷氮型阻燃剂（PNFR）,借助FTIR、核磁共振光谱（1H-NMR、31P-NMR）对其结构与组成进行了表征。将PNFR与聚磷酸铵（APP）复配用于制备聚磷酸铵-新型磷氮型阻燃剂阻燃聚氨酯泡沫（APP-PNFR/PUF）复合材料,通过极限氧指数（LOI）、垂直燃烧测试、锥形量热和热失重分析对APP-PNFR/PUF复合材料的阻燃性能和热性能进行了研究。结果表明:成功获得了PNFR;此外,PNFR的TGA表明PNFR在N₂气氛下的初始分解温度为249℃,800℃时的残炭量可达33.7%,其具有较高的热稳定性能。APP-PNFR的加入能有效改善PUF的阻燃性能,且当PNFR的添加量与组合聚醚的质量比为7.5%时,可获得综合性能较好的阻燃PUF材料,其中LOI从19%提高至24%,UL-94垂直燃烧等级达到V-0级,热释放速率峰值从110.6 kW/m2降低到94.5 kW/m2;同时,APP-PNFR/PUF3在N₂气氛下的初始分解温度提高了6℃,最大分解速率降低了16.3%,800℃时的残炭量可达33.5%。PNFR的加入不会削弱PUF的物理力学性能。      

DOPO钠盐官能化LDH的制备及其阻燃环氧树脂性能

首先以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、双氧水和无水碳酸钠为原料合成了DOPO钠盐(DOPO-ONa),再将镁铝双氢氧化物(LDH)经高温焙烧、DOPO-ONa改性、水中重建过程,成功制备DOPO-ONa官能化LDH(R-D-LDH),采用X射线衍射(XRD)、紫外可见(UV-Vis)光谱和热失重(TG)表征其结构。制备含R-D-LDH环氧树脂,采用UL-94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)和锥形量热、热失重(TG)、差示扫描量热(DSC)测试分析R-D-LDH加入对环氧树脂阻燃和热性能的影响。结果表明,LDH经DOPO钠盐官能化后能提高阻燃效率。与含LDH环氧树脂相比,含R-D-LDH环氧树脂燃烧程度降低,具有较高的LOI值。R-D-LDH降低环氧树脂燃烧的强度和抑制烟的产生。当加入6%(质量分数)R-D-LDH时,使环氧树脂的LOI值由23.7%提高至24.6%;燃烧时热释放速率峰值(PHRR)、总释放热(THR)和总烟产量(TSR)分别降低211 kW/m~2、13 MJ/m~2、1 229 m~2/m~2,残炭率提高幅度为58%;且维持基体的玻璃化转变温度(T_g)为160.6℃,其初始分解温度(T_(5%))高达365.7℃。     

氢氧化镁自组装高效阻燃棉织物的制备及性能研究

采用静电层层自组装(LBL)技术在棉织物表面构筑了氢氧化镁/六偏磷酸钠(MH/PSP)阻燃层。利用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对自组装阻燃棉织物形貌、结构进行了表征;采用热重分析仪、锥形量热仪、垂直燃烧仪对棉织物的阻燃性能、残炭性能进行了分析和测试。结果表明:采用LBL技术制备的阻燃织物,氢氧化镁均匀包覆在织物纤维表面,自组装4层的阻燃织物极限氧指数达到32.5%,峰值热释放速率和总热释放量分别为74.11kW/m~2和0.52MJ/m~2,与纯棉织物相比分别降低77%和92.4%,达到了良好的自熄效果。