黄麻纤维/聚酯纤维复合材料的阻燃改性

应用两种水性磷系阻燃剂——磷酸铵类阻燃剂(DAG-50)和磷酸酯类阻燃剂(DAG-80)及其复配阻燃剂对天然黄麻纤维进行阻燃改性,并与皮芯结构聚酯纤维制备成黄麻纤维/聚酯纤维复合材料,通过燃烧测试、SEM、红外、热失重、热失重-红外联用等技术分析了此两种阻燃剂及复配阻燃剂对黄麻纤维及其黄麻纤维/聚酯纤维复合材料的阻燃效果及阻燃机制,并筛选出适合黄麻纤维/聚酯纤维复合材料产业化的阻燃改性配方。结果表明,阻燃剂DAG-50阻燃改性效果良好,但容易析出于黄麻纤维表面。阻燃剂DAG-80能较为均匀地包覆在黄麻纤维表面,阻燃改性效果好,但其价格较高。DAG-50与DAG-80形成的复配阻燃剂,阻燃效果好,既避免了单独使用DAG-50时阻燃剂易析出问题,且复配阻燃剂接近中性,避免设备腐蚀。综合考虑成本与阻燃性能,使用DAG-50与DAG-80复配阻燃剂比例为2∶1且浓度为55wt%时,可达到黄麻纤维/聚酯纤维复合材料B1级阻燃。     

PP/纳米SiO2/氮磷阻燃剂复合材料的研究

目的研究聚丙烯复合材料的燃烧行为和纳米SiO_2含量对复合材料力学性能的影响。方法采用熔融共混方法,将聚丙烯、氮磷复配阻燃剂及表面改性的纳米SiO_2制备成聚丙烯复合材料。结果在燃烧过程中纳米SiO_2对阻燃性能有一定影响,氮磷复配阻燃剂是影响复合材料阻燃性能的关键因素。随着纳米SiO_2含量的增加,复合材料的极限氧指数先增加后降低,当纳米SiO_2质量分数为1%时,复合材料的极限氧指数最大。随着纳米SiO_2含量的增加,复合材料的拉伸、冲击、弯曲强度和弯曲模量呈现先增大后减小的现象。结论氮磷复配阻燃剂与纳米SiO_2对于复合材料有一定的协同阻燃效果。当纳米SiO_2质量分数为1%时,复合材料的阻燃及力学性能最优。     

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。     

氢氧化铝包覆改性聚磷酸铵及其在阻燃聚丙烯中的应用研究

针对聚磷酸铵(APP)有一定的水溶解性和阻燃效率不高等问题, 提出了采用氢氧化铝(ATH)包覆改性APP的方法。X射线荧光光谱(XRF)和扫描电镜(SEM)分析结果显示, 在APP颗粒表面实现了ATH的包覆改性。测试表明, ATH包覆改性后的APP溶解度明显下降, 比表面大幅增加。将改性后的APP与双季戊四醇(DPER)复配, 作为膨胀阻燃剂添加到PP中, 阻燃PP的燃烧性能测试结果表明: 阻燃剂总添加量为25%时, 包覆ATH的APP使阻燃PP 3.2 mm样条的垂直燃烧级别从V-1提高到V-0, 氧指数(LOI)从26.6%增加到31.8%, 热释放速率峰值(PHRR)从475 kW/m²下降至308 kW/m², 下降了约35%。对阻燃PP的燃烧残炭研究说明, APP经ATH包覆改性后, 促进了阻燃PP在燃烧时形成更加完整均匀的炭层, 因而改善了阻燃性能。     

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。      

三聚氰胺聚磷酸盐/笼状季戊四醇磷酸酯协效阻燃聚丙烯/稻壳复合材料的研究

利用三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)的阻燃协效作用,复配成膨胀型阻燃剂(IFR)对聚丙烯(PP)/稻壳(RH)复合材料进行阻燃。研究了MPP与PEPA复配比例对PP/RH复合材料阻燃性能的影响。采用垂直燃烧(UL-94)和极限氧指数(LOI)研究了阻燃PP/RH复合材料的阻燃性能,采用热重分析研究阻燃PP/RH复合材料的热分解过程,采用扫描电镜(SEM)观察阻燃PP/RH复合材料燃烧后炭层的形貌。结果表明:当MPP/PEPA总用量为20%(wt%,质量分数),PEPA和MPP的质量分数比为1∶4时,阻燃PP/RH复合材料的LOI值为29.7%,垂直燃烧UL-94通过V-0级,PP/RH复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别增加了42.3%和53.6%。热重结果表明:MPP/PEPA复配能够延缓PP/RH体系中PP的分解,并提高了材料的成炭性,使PP/RH复合材料800℃下的残炭率由16.3%提高到了30.3%,残炭率升高了14.0%。通过SEM观察得到:两者复配使PP/RH复合材料燃烧后形成了致密均匀的多孔炭层,从而提高了PP/RH复合材料的阻燃性能。     

硅-磷复配阻燃剂对聚碳酸酯/ASA复合材料阻燃性能及动态力学性能的影响

利用熔融共混法制备多聚芳基磷酸（BDPB）-倍半硅氧烷（SPH）-聚碳酸酯（PC）/丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯的三元共聚物（ASA）、BDPB-有机蒙脱土（OMMT）-PC/ASA两种阻燃增强复合材料。通过XRD、TG、极限氧指数（LOI）、SEM、XPS、DMA等对所制备BDPB-SPH-PC/ASA、BDPB-OMMT-PC/ASA两种复合材料的微观结构、燃烧性能及动态力学性能进行表征。结果表明：BDPB-SPH和BDPB-OMMT两种复配阻燃体系对PC/ASA复合材料都具有优异的阻燃协同作用,BDPB-SPH-PC/ASA和BDPB-OMMT-PC/ASA复合材料的燃烧等级（UL-94）都可以达到V-0级别,LOI分别达到30.4%和31.2%,同时残炭量分别增加至12.43%和14.24%。随着复配阻燃剂BDPB-SPH和BDPB-OMMT的加入,增强后的PC/ASA复合材料的残余炭层结构更加致密与紧凑,燃烧过程中阻燃剂BDPB、SPH和OMMT会迁徙到PC/ASA材料的表面,形成更稳定的保护层,从而提高PC/ASA复合材料阻燃性能。DMA结果表明,BDPB-SPH和BDPB-OMMT两种阻燃体系的加入都会降低PC/ASA复合材料的玻璃化转变温度（T_g）,且在到达T_g前可明显提高阻燃复合材料的储能模量。     

汽车零部件包装用聚丙烯复合材料性能研究

目的研究纳米氧化铝(Al_2O_3)对聚丙烯(PP)/碱式硫酸镁晶须(MHSH)/氮-磷复配阻燃剂(N-P)复合材料力学性能和燃烧性能的影响。方法对MHSH和Al_2O_3进行表面改性处理,利用混合机将PP、MHSH、Al_2O_3和氮-磷复配阻燃剂进行混合,采用熔融共混法制备PP/MHSH/Al_2O_3/N-P复合材料。结果当Al_2O_3的添加质量分数为8%时,复合材料的力学性能较佳,随着Al_2O_3含量的继续增加,复合材料的力学性能逐渐降低;Al_2O_3质量分数为5%时,复合材料的极限氧指数(LOI)为23.6%,其阻燃性能明显得到提高,随着Al_2O_3填充量的继续增加,复合体系的LOI增长速度变缓;当Al_2O_3质量分数为8%时,复合材料力学和阻燃综合性能最佳。结论 Al_2O_3经表面改性处理后,其在PP基材中分散良好,对聚丙烯复合材料起到补强和增韧作用,复合材料的阻燃性能也得到了改善。     

水稻秸秆与稻壳制备阻燃木塑复合材料的对比研究

采用聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,通过熔融共混,制备阻燃水稻秸秆与阻燃稻壳粉聚丙烯复合材料。通过力学性能、极限氧指数、垂直燃烧、热重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)等表征手段研究了材料的力学、阻燃及热降解行为。结果表明:APP与秸秆粉的阻燃效果好于稻壳粉,当添加18%APP时,聚丙烯/秸秆粉复合材料可达到V-0级,氧指数提高了17.5%。对于聚丙烯/稻壳粉体系,APP添加20%时才达到V-0级。TGA与SEM研究表明:APP的添加使复合材料在燃烧过程中形成膨胀的致密炭层是阻燃的主要原因。     

增容剂EVA-g-MAH对乙烯-醋酸乙烯共聚物/聚酰胺6阻燃合金性能的影响

采用熔融共混法,以聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)为原料组成的膨胀阻燃剂(IFR),制备了乙烯-醋酸乙烯共聚物/聚酰胺6/IFR(EVA/PA6/IFR)阻燃复合材料,并研究了增容剂EVA-g-MAH对EVA/PA6阻燃合金阻燃性和力学性能的影响。通过极限氧指数、垂直燃烧、熔融指数、力学性能、热重分析和扫描电子显微镜等手段对EVA/PA6阻燃合金进行了性能测试与表征。结果表明:随着EVA-g-MAH用量的增加,EVA/PA6阻燃合金的极限氧指数稍有降低,但当EVA-g-MAH质量分数为10%时,垂直燃烧可达UL 94V-0级;拉伸强度和断裂伸长率随着增容剂含量的增加而逐渐升高。热重分析结果表明,增容剂可提高EVA/PA6阻燃合金的热稳定性。     

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。     

原位一步合成CuAl-LDHs-聚磷酸铵及其在聚丙烯阻燃中的应用

采用原位一步法合成铜铝类水滑石（CuAl-LDHs）,通过控制铝酸钠/聚磷酸铵（NaAlO₂/APP）的质量比（0.82~3.28）合成CuAl-LDHs-APP。采用XRD、FTIR、SEM和TG对所制备的CuAl-LDHs及CuAl-LDHs-APP进行表征。采用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）测试、弯曲及拉伸试验等考察了CuAl-LDHs/聚丙烯（PP）及CuAl-LDHs-APP/PP复合材料的阻燃性能及力学性能。SEM 观察表明:LDHs结构为片状,随着NaAlO₂与APP质量比的减小,CuAl-LDHs-APP颗粒粒径相应减小,当NaAlO₂与APP的质量比为0.82时,CuAl-LDHs-APP颗粒粒径达到20 nm左右,比表面积为183.5 m2/g。TG分析表明:CuAl-LDHs-APP在高温下有较好的热稳定性。当PP中加入质量分数为20%的CuAl-LDHs及CuAl-LDHs-APP时,LDHs/PP复合材料表面形成炭层;当NaAlO₂与APP质量比不大于1.64时,CuAl-LDHs-APP的添加可抑制PP燃烧时产生的熔滴现象;与CuAl-LDHs/PP复合材料相比,CuAl-LDHs-APP/PP复合材料具有更好的阻燃性能和力学性能;与PP材料相比,CuAl-LDHs-APP/PP复合材料的弯曲强度和拉伸强度等力学性能的下降也不明显。      

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。     

PP/无卤阻燃剂/AT复合材料的制备及性能研究

以聚丙烯(PP)为基体树脂,聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺(MA)为无卤阻燃剂,无机矿物质凹凸棒土(AT)为协同阻燃剂,采用熔融共混的方法制备了PP/无卤阻燃剂/AT复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观形貌进行了研究;通过极限氧指数(LOI)和热重分析(TG)研究了材料的阻燃性和热稳定性;通过对复合材料拉伸强度、冲击强度、弯曲强度以及断裂伸长率等的测试,研究了材料的力学性能。结果表明,无卤阻燃剂APP、MA和AT可在PP体系中均匀分散;阻燃剂的加入使得复合材料的力学性能降低,但AT的加入对又可显著提升其力学性能;阻燃剂与AT的协同作用可使复合材料的热稳定能和阻燃性能明显改善,材料的极限氧指数可达到27.3,提高了约40%。     

可膨胀石墨的功能化改性及其在阻燃聚丙烯中的应用

研究了1种有机协效阻燃剂(OSF)表面功能化可膨胀石墨(EG)及其在阻燃聚丙烯(PP)中的应用。通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、极限氧指数(LOI)、UL-94垂直燃烧、热失重分析(TG)和差示扫描量热(DSC)等表征方法对EG的功能化效果、阻燃PP复合材料的阻燃性能、热稳定性、结晶行为与力学性能进行了研究。结果表明OSF成功地接枝到了EG表面。改性后的EG是1种有效的阻燃剂,能显著提高PP的阻燃性能,其阻燃性能达UL-94V0级。改性EG的加入,PP的热稳定性得到改善,高温时的残炭量增加。改性EG对PP有异相成核作用,PP结晶温度向高温方向偏移。阻燃剂的加入劣化了PP的力学性能,且随着其含量的增加而逐渐降低。     

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。     

β-环糊精包合物的制备及作为成炭剂在环氧树脂中的应用

利用β-环糊精(β-CD)独特的分子空腔,以β-CD为主体,二茂铁(FE)为客体制备了包合物。将此包合物作为成炭剂与1,3-苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)复配应用于环氧树脂(EP)的阻燃。热失重测试结果表明,此复配阻燃剂能够有效提高EP基体达到最大热降解(分解)速率时对应的温度,且呈现出良好的成炭性能。当复配阻燃剂的添加量为20%时,EP的极限氧指数(LOI)提高到35.0%,垂直燃烧测试(UL-94)达到V-0级别;锥形量热测试结果表明,20%的添加量能使EP的热释放速率峰值和总热释放量分别降低29.9%和29.1%,且总生烟量降低11.5%。因此β-CD包合物和RDP复配能够有效提高EP的阻燃和抑烟性能。     

DOPS/TPT复配阻燃环氧树脂的性能

单一的磷杂菲或三嗪类阻燃剂的阻燃效果有限,为了提高阻燃剂在环氧树脂（EP）中的阻燃效率,将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS）与2,4,6-三苯氧基-1,3,5-三嗪（TPT）复配应用于EP中,通过协同阻燃作用来提高EP的阻燃性能,以期获得优异的阻燃效果。文中将DOPS与TPT进行复配,采用熔融共混法制备了阻燃EP复合材料。通过热重分析、垂直燃烧、极限氧指数、锥形量热和力学性能测试研究了复合阻燃剂DOPS/TPT对阻燃EP复合材料的热稳定性、阻燃性能及力学性能的影响,并采用扫描电镜、热重-红外光谱联用分析了材料的残炭形貌和热解气体,探究了其阻燃机理。结果表明,当阻燃剂的总添加量为9%,DOPS在复合阻燃剂DOPS/TPT中的质量分数为8%时,复合材料EP/DOPS/TPT的LOI值为30.5%,达到UL-94 V-0级,而且其平均热释放速率（av-HRR）、总热释放量（THR）值最低,其阻燃性能、成炭性能和力学性能均优于单独添加DOPS或TPT。从阻燃机理看,2种阻燃剂在气相和凝聚相发挥了协效阻燃作用,弥补了单一阻燃剂的不足,能够进一步提高阻燃效果。     

含硅改性磷-氮阻燃剂和双季戊四醇协同阻燃聚乙烯的制备及性能

以正硅酸四乙酯（TEOS）和乙烯基三乙氧基硅烷（A-151）对聚磷酸铵（APP）和三聚氰胺尿酸盐（MCA）进行改性，制备了Si-MAPP和Si-MMCA，解决了APP和MCA疏水性差的问题。将Si-MAPP和Si-MMCA与双季戊四醇（DPER）复配得到一种新的膨胀型阻燃剂（IFR）并用于LDPE阻燃。利用红外光谱、扫描电子显微镜和热重分析证明了APP和MCA成功被TEOS和A-151涂层修饰。采用万能材料试验机、极限氧指数仪、UL-94垂直燃烧试验和锥形量热试验测试了LDPE复合材料的阻燃性能。研究结果表明，经TEOS和A-151涂层修饰后，Si-MAPP和Si-MMCA疏水性能优异，与LDPE相容性好。加入含Si-MAPP/DPER/Si-MMCA的IFR大幅提高了LDPE复合材料的阻燃性。当加入质量分数43.75%的Si-MAPP/DPER/Si-MMCA后，复合材料极限氧指数为30.3%并达到V-0级别，拉伸强度达12.92MPa，比同比例无Si-MMCA的LDPE/IFR高出了3.79%，比质量分数为41.6%无Si-MAPP的LDPE/IFR高出了6.81%。烟密度试验表明...     

聚磷酸铵/次磷酸铝协效阻燃聚丙烯/木粉复合材料

以聚磷酸铵(APP)和次磷酸铝(AHP)为阻燃剂,马来酸酐接枝聚丙烯(MA-g-PP)为界面相容剂,通过熔融共混制备了聚丙烯(PP)/木粉(WF)复合材料。采用UL-94垂直燃烧、氧指数(LOI)、热重分析(TGA)探究了阻燃PP/WF复合材料的阻燃性和热分解过程。实验表明,当APP与AHP质量比为9∶1时,LOI值为28.3%,垂直燃烧UL-94达到V-0级。TGA和DTG测试表明,APP与AHP复配能降低木纤维的分解温度,使复合材料提前成炭,达到阻燃作用;加入APP与AHP的PP/WF复合材料的成炭率提高了141%,其高温稳定性也得到提高。通过SEM观察到,当m(APP)∶m(AHP)=9∶1时,木塑复合材料可形成致密的炭层,具有更好的隔热、隔氧作用,从而提高了阻燃性。结果表明在聚磷酸铵中加入少量的协效剂次磷酸铝可明显提高PP/WF复合材料的阻燃性。