阻燃硬质聚氨酯泡沫燃烧热值对阻燃性能的影响

将聚磷酸铵(APP)、磷酸三(β-氯异丙基)酯(TCPP)、氰尿酸三聚氰胺(MCA)、可膨胀石墨(EG)及EG与APP复合阻燃剂分别添加于硬质聚氨酯泡沫(RPUF),采用氧弹量热仪、氧指数仪、燃烧背温测试仪及锥形量热仪研究了阻燃RPUF燃烧热值(HoC)与氧指数、炭层阻隔作用及热释放等阻燃性能参数的相关性;采用X射线光电子能谱表征了RPUF/APP及RPUF/EG/APP体系燃烧热值测试后残炭表面P元素的化学状态. 研究表明,各阻燃RPUF的HoC由低到高的顺序为RPUF/APP,RPUF/EG/APP,RPUF/TCPP,RPUF/MCA,RPUF/EG,其中RPUF/EG/APP的氧指数相对最高,炭层阻隔效应较好,热释放及质量损失相对最低,产烟量适中,综合阻燃性能最好. RPUF/EG/APP燃烧热值测试残炭表面五氧化二磷比例(57.9%)大于RPUF/APP(35.9%). 阻燃RPUF的HoC主要与体系元素组成及阻燃剂HoC的贡献有关,也与膨胀阻燃体系中组分的相互作用有关;而氧指数、炭层的阻隔作用、热及烟释放等阻燃性能主要取决于阻燃机理.      

膨胀阻燃剂及OMMT的分布对PBS/TPU共混物阻燃性能的影响

以聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)为原料组成的膨胀阻燃剂(IFR)为主阻燃剂,以有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂,以热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为聚合物成炭剂,采用熔融共混法对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行阻燃改性,并考察了IFR及OMMT的分布对PBS/TPU共混物阻燃性能的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、热重分析、熔体黏度分析和扫描电子显微镜(SEM)对PBS/TPU/IFR/OMMT阻燃复合材料进行了测试与表征。结果表明：OMMT与IFR有着良好的协同阻燃效应,在OMMT质量分数为1%时,就可提高PBS/TPU/IFR共混物的阻燃效果。IFR与OMMT的分布对PBS/TPU/IFR/OMMT共混物的阻燃性能有着显著的影响。当IFR与OMMT均直接分布于PBS相时,共混物的阻燃性能最优,LOI为32.7%,垂直燃烧达到UL 94 V-0级,明显优于阻燃剂为其他3种分布体系的。     

改性膨胀石墨对硬质聚氨酯燃烧性能的影响

本文采用磷元素接枝膨胀石墨(EG)制备了改性膨胀石墨(EGM),并研究其对聚氨酯泡沫(RRPUF)燃烧性能的影响。利用极限氧指数(LOI)和锥形量热研究了EGM对RPUF的阻燃性能的影响,通过扫描电镜和热重分析研究RPUF燃烧后残炭的微观形貌和阻燃机理。分析结果表明,RPUF/EGM的LOI和残炭量最高,热释放量和烟释放量均有大幅度的降低;RPUF/EGM燃烧生成的炭层也更加坚固致密。     

膨胀型阻燃剂/氢氧化镁协效阻燃环氧树脂

研究了多聚磷酸铵/三聚氰胺/季戊四醇(APP/MEL/PER)膨胀阻燃体系与纳米氢氧化镁(MH)构成的复合阻燃体系对环氧树脂(EP)阻燃性能的影响。结果表明,在膨胀阻燃体系中添加适量的MH可以提高EP的极限氧指数(LOI),当IFR质量分数为16%,MH的质量分数为4%时,EP的LOI值达到28%,比单独添加IFR有所提高(26%)。热重结果显示,MH可以延缓膨胀阻燃EP的热解趋势,并在一定程度上促进IFR的成炭过程,提高了膨胀阻燃EP的残炭率。     

新型阻燃三元乙丙橡胶的制备及其阻燃性能研究

采用微胶囊化聚磷酸铵与季戊四醇复配(APP∶PER=3∶1)填充三元乙丙橡胶(EPDM),制备新型阻燃EPDM材料,考察膨胀型阻燃剂(IFR)的填充量对EPDM材料的燃烧性能和热学性能的影响。结果表明,APP和PER复配使用,可协同提高EPDM的阻燃性能。当IFR填充量为40%时,材料的极限氧指数(LOI)可达到31%,UL94垂直燃烧等级达到V0级;最大热释放速率下降81.2%,总释放热降低30.4%;同时EPDM材料高温区热稳定性明显提高,且材料燃烧后可形成膨胀炭层,700℃下残渣量从0.9%提高至17.0%。     

含微胶囊硅胶泡沫阻燃抑烟特性

本文将微流体技术合成的阻燃微胶囊应用到硅胶泡沫(Si F)材料中,利用拉伸试验、氧指数测试、垂直燃烧测试、锥量测试和烟密度测试评估了Si F材料的力学及阻燃抑烟性能.结果表明,微胶囊可以在不降低Si F材料力学性能的同时,有效提高Si F的阻燃抑烟性能,微胶囊添加量越多,Si F的阻燃抑烟性能越好.与纯Si F相比,添加15 wt%阻燃微胶囊时,Si F的阻燃等级可达到UL-94-V0等级,热释放速率峰值与总热释放量分别下降19.20%和15.81%,火灾安全性明显提高.     

一种新型MXene基阻燃热塑性聚氨酯的研究

以植酸（PA）、吡咯、硝酸钴和碳化钛（Ti3C2Tx，MXene）为主要原料，利用界面调控技术合成一种含P和Co元素的新型MXene基阻燃剂（CoPM），并通过熔融共混的方法制备热塑性聚氨酯（TPU）纳米复合材料。锥形量热测试结果表明，引入4.0 wt%的CoPM后，TPU/CoPM-4.0纳米复合材料的热释放速率峰值、烟释放速率峰值、一氧化碳产生速率峰值和二氧化碳产生速率峰值较纯TPU分别下降41.4%、15.1%、29.4%和39.6%。TPU/CoPM纳米复合材料优异的阻燃和抑烟减毒性能归因于：在凝聚相中，Ti3C2Tx发挥物理阻隔效应和催化成炭作用，隔绝聚合物材料与火焰区的热量、气体交换，且燃烧产物Co3O4和TiO2具有催化抑烟减毒作用；在气相中，PA热解产生含磷自由基捕获剂，从而中断链式燃烧反应。     

氢氧化镁/可膨胀石墨/聚丙烯复合材料的热降解过程与燃烧行为

以可膨胀石墨(EG)和氢氧化镁(MH)为无卤阻燃剂，通过熔融共混法制备了无卤阻燃聚丙烯(PP)复合材料(EG/PP、MH/PP和MH/EG/PP)，采用热重法研究了复合材料的热降解过程，以氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)评价研究了复合材料的阻燃性能，采用锥形量热仪研究了复合材料的燃烧行为.结果表明:MH和EG间存在显著的协同阻燃作用，在阻燃剂质量分数为60%时，MH与EG质量比为5 : 1的MH/EG/PP材料其氧指数可以达到29.7，与MH/PP复合材料相比提高了11.2%；EG与MH协同具有良好的降低热释放作用，与PP和MH/PP相比，MH/EG/PP复合材料的热释放速率峰值(peak-HRR)分别降低了73.9%和34.2%；EG和MH的协同作用大幅度降低了MH/EG/PP的质量损失速率；结合残炭的形貌结果，揭示了EG和MH协同阻燃机理的关键在于增强了炭层的隔热和隔氧作用.     

氧化锌在膨胀阻燃体系中的协效作用

将膨胀型阻燃剂--聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)体系应用于聚丙烯(PP)中使之具有较好的阻燃性.通过氧指数(LOI)、热分析(DTA-TG)和傅立叶红外(FTIR)研究了氧化锌在膨胀型阻燃聚丙烯中的阻燃协效作用.结果表明氧化锌与APP/PER膨胀阻燃体系之间存在显著的协效作用,对酯化及成炭反应具有明显的催化作用,并可提高降解残余物的热稳定性,使材料的阻燃性显著增强而力学性能损失较小.     

三聚氰胺植酸改性硬质聚氨酯泡沫的制备及性能

以生物质植酸与三聚氰胺为原料制备三聚氰胺植酸(MPA),用于改性硬质聚氨酯泡沫(RPUF)制备RPUF/MPA复合材料。通过接触角、极限氧指数(LOI)、水平垂直燃烧仪、热分析仪(TG)、烟密度测试、热分析仪-傅里叶变换红外光谱仪(TG-FTIR)及炭渣扫描电子显微镜(SEM)测试,研究MPA对RPUF/MPA复合材料疏水性、阻燃性能、热稳定性、裂解气相产物、产烟特性及炭层形貌的影响。结果表明:RPUF/MPA复合材料的疏水性有了很大提升。当加入30 g MPA时,RPUF/MPA复合材料的极限氧指数提升至21.9%,垂直燃烧(UL-94)等级达到V-1级别,700℃时的残炭率从12.4%提升至20.6%,有效降低有毒气体及可燃性气体的释放,烟密度等级由40.06降低至19.02。MPA的添加促使复合材料形成了致密厚实的膨胀炭层,有效提高其火灾安全性。     

含氢氧化铝铂金催化体系HTV阻燃抑烟硅橡胶的制备和性能

为研究含铂金(Pt)催化剂、氢氧化铝(ATH)热硫化(HTV)硅橡胶(SR)的阻燃抑烟性能,以ATH为阻燃剂制备Pt催化体系阻燃SR。通过氧指数和垂直燃烧测试确定Pt催化剂对SR的阻燃性能影响,选取阻燃效果最好的Pt催化剂用量配方制备含ATH阻燃SR,再通过氧指数测试、垂直燃烧测试、锥形量热仪测试和烟密度测试研究不同质量分数ATH对SR阻燃抑烟性能的影响。结果表明:Pt催化剂用量为1 wt%时,阻燃效果最好,随着ATH添加量由0增加至40 wt%,SR氧指数由27.9%增长至42.1%,点燃时间由36 s增加至192 s,总热释放量由18.9 KJ/m~2降至4.5 KJ/m~2,下降了76.1%.热释放速率峰值量由162.2 KW/m~2下降至53.3 KW/m~2,下降了67.1%,ATH添加量大于28 wt%时,SR阻燃等级达到UL-94V-0级。添加24 wt%ATH时最大烟密度和烟密度等级最低。综合考虑阻燃性能和抑烟性能,添加28 wt%ATH时SR的阻燃抑烟效果最好。     

复合型阻燃剂处理硬质聚氨酯的燃烧特性

本文采用膨胀石墨(EG)、微胶囊红磷(MRP)和硼砂对硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)进行阻燃处理,并采用氧指数、热重分析和锥形量热方法研究了不同配比阻燃剂对RPUF的燃烧性能和阻燃机理。结果表明,硼砂能有效的抑制RPUF燃烧过程的热释放量和CO、CO_2的释放,当EG/MRP/硼砂质量比为4:2:1及以上时,三者具有较好的阻燃抑烟效果,氧指数可达28.7%,并随硼砂含量的升高阻燃效果增加。     

阻燃改性木粉/聚苯乙烯复合装饰材料的性能

以含聚磷酸铵（APP）阻燃剂的木粉增强体制备复合材料。利用热重分析测试、极限氧指数测试、衰减全反射红外光谱分析、力学性能测试研究了阻燃改性复合材料对木粉/聚苯乙烯(PS)复合材料的阻燃性能和力学性能的影响。结果表明：相比未改性的木粉/聚苯乙烯复合材料,用APP改性木粉/聚苯乙烯复合材料改善了木塑复合材料的耐热性和阻燃性。当添加5%-20%APP含量时,最大热损失速率由13.02%·min-1降低到11.63%·min-1,热降解性能提高;成炭率和LOI值提高,阻燃性能增强。但是与未添加APP的复合材料相比,添加20%APP时,抗弯强度由71.3MPa降低到54.2MPa, 降低了24%; 拉伸强度从35.3MPa降低到24.8MPa, 降低了30%,APP的加入使复合材料的力学性能降低。     

新型有机硅阻燃PBT的研究

选用以超细高活性氢氧化镁为载体的有机硅系阻燃剂(FRX-210),制备了无卤阻燃聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT),并采用氧指数仪和锥型量热仪研究了FRX-210对PBT的阻燃作用.结果表明,添加阻燃剂可显著提高PBT的极限氧指数(LOI),添加30%FRX-210使PBT的LOI从22.1%提高到27.5%.将FRX-210与磷酸硼复配使用可使PBT的LOI进一步提高,同时添加20%FRX-210和10%磷酸硼使PBT的LOI达到36.0%.阻燃剂使PBT热降解速率降低,提高了残炭量,降低了燃烧过程中烟、热释放速率,有效提高了PBT的阻燃性能.     

硼酸盐对阻燃PP复合材料性能的影响

采用熔融共混挤出法,制备了掺杂少量硬硼钙石(CB)或硼酸锌(ZB)的阻燃聚丙烯(PP)复合材料,研究了CB和ZB对填充蜜胺包覆聚磷酸铵(APP-102)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃PP复合材料的燃烧性能、热稳定性、机械性能、熔融结晶性能的影响. 结果表明:少量CB或ZB(质量分数为2.0%)能有效提高阻燃PP复合材料的阻燃性能,极限氧指数(LOI)从25.7%分别提高到27.6%和27.7%,UL-49等级从V-2提升到V-0,热释放峰值(pHRR)和总放热量(HRR)有一定程度的降低; CB和ZB有效改善了阻燃PP复合材料的热稳定性,燃烧时硼元素在表面促进形成连续紧密的炭层; 少量CB或ZB的添加不仅没有劣化阻燃PP复合材料的机械性能,而且使拉伸模量、弯曲模量略有升高,同时提高了阻燃PP复合材料的结晶速率和结晶度. 因此,CB与ZB类似,可被应用于PP的协同阻燃工艺.     

PA6/ADP/BOZ复合材料的阻燃性能

将合成的双酚A型苯并噁嗪(BOZ)作为成炭协效剂与二乙基次膦酸铝(ADP)复配应用于阻燃聚酰胺6(PA6),熔融共混制备了阻燃PA6复合材料.通过UL94阻燃等级、极限氧指数(LOI)、锥形量热(Cone)、扫描电镜(SEM)以及热分析(TG/DTG)等研究了复合材料的协同阻燃性能及作用机制.结果表明:BOZ和ADP在阻燃PA6具有良好的协同阻燃效应.添加0.3%BOZ和9.7%ADP时,PA6/ADP/BOZ复合材料的垂直燃烧达到UL94 V-0级,LOI达到了31.0%,拉伸强度、弯曲强度分别为74.6和109.6 MPa.     

膨胀型双环笼状磷酸酯阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的研究

以自行合成的两种双环笼状磷酸酯Trimer和PEPA为基的膨胀型阻燃剂阻燃乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA),测定了阻燃EVA的LOI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(TSP)及有毒气体释放量等多种阻燃参数.阻燃EVA与纯EVA相比,HRR,THR及MLR分别降低50%～70%,30%～40%及50%,具有良好的阻燃效果.此外,燃烧时生成均匀而致密的闭孔结构炭层,孔径大约在5～30 μm之间,孔壁为6～9 μm.燃烧残炭呈片层结构且燃烧过程中有类石墨结构炭生成.     

阻燃化改性海泡石纤维/LDPE复合材料的制备与性能

采用带有高活性端基的无卤膨胀型阻燃剂(PSPHD)对海泡石纤维(SEP)进行接枝改性,制备了阻燃化海泡石纤维(PSPHD-SEP);通过熔融共混制备了低密度聚乙烯(LDPE)/海泡石纤维阻燃复合材料;通过拉伸试验和冲击试验对LDPE/SEP,LDPE/PSPHD-SEP复合材料进行了力学性能分析;通过氧指数(LOI)以及垂直燃烧(UL-94)对复合材料的阻燃性能进行了研究;利用扫描电镜(SEM)、漫反射-傅里叶变换红外光谱仪(DR-FTIR)对燃烧后的炭层结构和组成进行了表征和分析。结果表明:两组复合材料的拉伸强度和冲击强度随海泡石量的增加呈现先增大后减小的趋势,且在相同添加量条件下,LDPE/PSPHD-SEP体系的拉伸强度和冲击强度更高。阻燃化改性海泡石纤维(PSPHD-SEP)提高了复合材料的阻燃性能,在与聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)的复配体系中,当阻燃化改性海泡石纤维添加量达到5%时,复合材料的氧指数达到26.8,垂直燃烧测试达到V-0级。PSPHD促进了炭层与海泡石纤维的交联,形成更加致密的炭层,大幅提高了复合材料燃烧后的残炭量。     

交联粘土对硬质聚氨酯泡沫燃烧性能的影响

采用三种交联黏土分别与膨胀阻燃剂复配对硬质聚氨酯泡沫(RPUF)进行阻燃处理,利用氧指数测定仪和锥形量热仪研究了交联黏土对RPUF阻燃性能的影响,通过热重分析仪研究阻燃RPUF材料的热稳定性及残炭量。分析结果表明,少量交联黏土的添加可以显著提高阻燃RPUF材料的极限氧指数(LOI),热稳定性和残炭量,并且可以降低材料的热释放总量,CO、CO_2气体的排放以及产烟速率。     

滑石粉在膨胀型透明防火涂料中的协效阻燃和抑烟作用

为了提高透明防火涂料的阻燃和抑烟性能,将滑石粉(talc)与柔性磷酸酯(PPB)反应制备一系列新型磷酸酯接枝滑石粉阻燃剂(TPPBs),再将其与甲醚化三聚氰胺甲醛树脂(MF)复配制备透明防火涂料,并对涂层的防火性能、热稳定性、生烟特性及炭层结构进行表征。研究结果表明:滑石粉均匀分布在基材树脂中能使涂层保持较高的透明性,并有效增强防火涂料的热稳定性、阻燃和抑烟性能;PPB与talc以质量比95?5复配所制备的涂层表现出最优异的阻燃和抑烟性能,其火焰传播比值和烟密度等级最低,分别为3.1和6.2%;滑石粉的加入能增强磷酸酯的交联反应,形成更多富含磷交联结构和芳香结构以提高涂层的热稳定性和成炭量,并生成更加致密和稳定的膨胀炭层,达到较好的协效阻燃和抑烟效果。