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。     

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.      

EG与APP协同阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料燃烧及热降解机理研究

将可膨胀石墨（EG）与聚磷酸铵（APP）复合用于阻燃硬质聚氨酯泡沫（RPUF）,采用极限氧指数及锥形量热仪研究了EG/APP对RPUF燃烧性能的影响;通过扫描电镜、热失重分析及X射线光电子能谱表征了RPUF/EG/APP残炭的微观形貌、热降解行为及化学组成. 结果表明,添加质量分数20%、质量比为7:3的EG/APP阻燃RPUF的协同效果最好,氧指数可达36.0%,热释放速率最小,有一定的抑制产烟和CO释放的作用. 在阻燃RPUF燃烧过程中,EG热解残炭虽松散,但燃烧初期抑制烟气效果突出;APP残炭连续致密,但热稳定性不足,且易于生烟;而RPUF/EG/APP残炭隔热效果显著、抑制烟气效果较好. 其作用机理与多磷酸渗入EG残炭,增加了炭层的耐热性及炭层表面N/C、P/C元素摩尔比的增加有关.      

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。     

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。     

可膨胀石墨/磷酸三氯乙酯协同阻燃硬质聚氨酯泡沫塑料的研究

本文研究了可膨胀石墨(EG)协同磷酸三氯乙酯(TCEP)对硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)的阻燃性能的影响.采用极限氧指数(LOI)、烟密度等级(SDR)、热重分析(TGA)等方法进行测试.当RPUF中添加20%的EG/TCEP(质量比1∶1)时,RPUF的LOI值达到30.0%,比未添加时提高了13.4%.同时,SDR降低至55.49%,最大烟密度值(MSD)出现时间均比未添加阻燃剂和单独添加TCEP时滞后.TGA分析结果表明,添加EG/TCEP后RPUF的失重速率下降、残炭量增加,表明EG/TCEP能在RPUF中起到良好的协同阻燃效应.     

一种无卤阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的热分解动力学研究

通过极限氧指数法(LOI)和垂直燃烧(UL-94)测试考察了一种无卤阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的阻燃性能;利用热重分析法(TG)研究了纯EVA及阻燃EVA在不同升温速率下的热稳定性及热分解动力学,并采用Kissinger及Flynn-Wall-Ozawa方法计算了纯EVA和阻燃EVA的热分解表观活化能。结果表明,添加40%复合膨胀阻燃剂的EVA复合材料,极限氧指数达到28.6%,UL-94测试达到V-0级,残炭量相对纯EVA明显提高;随着升温速率增大,EVA和阻燃EVA的起始失重温度和各阶段的失重峰温均向高温方向移动;二者在第一阶段的热分解活化能均低于第二阶段,阻燃剂的添加使EVA的最大失重速率明显降低,热分解表观活化能提高,增强了材料的热稳定性和阻燃性。     

新型磷-硅阻燃剂和聚磷酸铵对PP的协效阻燃作用

研究了一种含磷硅高分子阻燃剂(EMPZR)和聚磷酸铵(APP)对聚丙烯(PP)阻燃及力学性能的影响。当APP/EMPZR=20/15(质量比)时,所制得的阻燃PP复合材料氧指数达到28.0%,垂直燃烧达到UL-94 V-2级;与纯PP相比,拉伸、弯曲和冲击强度都没有下降;热失重分析(TGA)测试表明,阻燃PP材料在600℃时的残炭量为21.20%(质量分数),成炭率显著提高;扫描电镜(SEM)对残炭形貌的表征以及氧指数测试前后的阻燃PP材料的红外图谱分析证实了EMPZR和APP在PP中良好的协效阻燃作用。     

磷酸甲苯二苯酯杂化硅溶胶后整理棉织物的阻燃特性及机制分析

以正硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体、无水乙醇和去离子水为溶剂、盐酸为催化剂,通过TEOS的水解和缩聚反应,制备硅溶胶。以磷酸甲苯二苯酯(CDP)为阻燃剂、硅烷偶联剂γ-丙基三甲氧基硅烷(KH560)为协效剂,相互复配得到阻燃体系并将其掺杂于硅溶胶中,用于棉织物的阻燃后整理。采用极限氧指数(LOI)测试和热分析表征后整理样品的热稳定性能,采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)表征阻燃成分在棉织物表面的附着情况,通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)对后整理样品纤维及残炭的形貌和结构进行表征。结果表明:经SiO_2-KH560-CDP杂化硅溶胶后整理棉织物样品的极限氧指数可达27.5%～28.0%,单位质量增加导致的极限氧指数增幅(ΔLOI/Δm)为0.79%/g;热稳定性能明显提升,残炭量为35.0%,与未后整理棉织物样品相比,残炭量的增幅达到993.8%;杂化溶胶后整理棉织物表面形成完整阻燃涂层,残炭致密、尺寸稳定,棉织物样品燃烧时,SiO_2溶胶转为凝胶提供基础涂层,KH560发挥有效偶联效应,磷化合物分解生成磷酸非燃性液态膜,综合作用可有效阻隔热量传递、O_2输运和可燃热解产物溢出,因此,SiO_2、KH560和CDP之间具有协同阻燃效应。     

磷硅元素改性氧化石墨烯的制备及其阻燃改性环氧树脂的应用

通过两步法将含磷基团的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和含硅基团的硅烷偶联剂引入氧化石墨烯(GO)中,制备了磷硅协同改性的氧化石墨烯(KDGO),通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、能谱散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析对其进行表征,并将其添加到环氧树脂(EP)中进行阻燃改性,制备EP基复合材料KDGO/EP.采用热重分析(TGA)、动态热机械分析(DMA)、极限氧指数(LOI)和垂直燃烧测试复合材料的热稳定性、动态热机械性能和阻燃性能.TGA结果表明,质量分数为1%的KDGO能够保持复合材料的热稳定性,同时提高残炭率,与纯EP固化物相比,残炭率提高了10个百分点,解决了目前市场上含DOPO阻燃剂引起固化材料热稳定性下降的问题.DMA数据显示,KDGO中的环氧基能够参与EP的交联固化,使复合材料的动态热机械性能提高,有效改善了由DOPO引起的动态热机械性能下降的问题.LOI和垂直燃烧测试表明磷硅阻燃元素的协同作用有助于提高复合材料的阻燃性能,使LOI值提高到27.1%,燃烧过程无滴落现象,达到了塑料阻燃等级V-0级.     

天然水镁石粉填充聚丙烯阻燃性能研究

用天然水镁石粉末填充聚丙烯塑料之中,氧指数的测定和水平燃烧实验研究。结果表明,当水镁石填充量达到４０份时,ＰＰ／水镁石复合材料可作阻燃材料使用,当水镁石填充量达到６０份时,ＰＰ／水镁石复合材料可作难燃材料使用。进一步研究证明,水镁石填充量达到４０份以上时,具有良好的消烟性能,不会造成二次污染,残炭量的测试得出与氧指数相一致的结论。     

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%。     

氢氧化铝/无机填料协同阻燃乙丙橡胶的性能研究

笔者在三元乙丙橡胶(EPDM)基体中通过熔融共混法添加氢氧化铝/膨胀石墨(ATH/EG)、氢氧化铝/有机蒙脱土(ATH/OMMT)、氢氧化铝/硼酸锌(ATH/ZB)3种复合阻燃剂,制得三元乙丙橡胶/氢氧化铝/膨胀石墨(EPDM/ATH/EG)、三元乙丙橡胶/氢氧化铝/有机蒙脱土(EPDM/ATH/OMMT)、三元乙丙橡胶/氢氧化铝/硼酸锌(EPDM/ATH/ZB)3种复合橡胶.采用热重分析、极限氧指数和锥形量热等手段,研究了3种无机阻燃剂EG、OMMT及ZB与ATH对EPDM的协同阻燃效果.结果表明,3种协同阻燃剂都能增加复合橡胶的初始分解温度,增加残炭量,降低燃烧峰值,提高极限氧指数.说明3种无机阻燃剂都对EPDM/ATH具有一定的阻燃效果.其中,EPDM/ATH/EG复合橡胶的初始分解温度(443.7℃)和残炭量(40.3%)最高,EPDM/ATH/OMMT复合橡胶的总热释放量(62.3 MJ·m^-2)和燃烧峰值(232.9 kW·m^-2)最低,极限氧指数(34.5%)最高.综合比较发现,OMMT协同ATH阻燃EPDM最为理想.     

一种二茂铁基含磷阻燃剂在膨胀型聚丙烯中的应用

以二茂铁基聚合物(PFDCHQ)和膨胀型阻燃剂(IFR)对聚丙烯(PP)进行阻燃改性,通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)测试研究了PP和PP/IFR/PFDCHQ复合材料的燃烧行为,并通过热重分析(TGA)研究了它们的热稳定性,结果表明,PFDCHQ的加入可以提高PP/IFR体系的阻燃性能和热稳定性。对UL-94测试后的残炭进行Raman光谱和扫描电子显微镜(SEM)测试,表明PP 76/IFR 23. 5/PFDCHQ 0. 5(PP-2)和PP 76/IFR 23/PFDCHQ 1(PP-3)复合材料能够形成石墨化程度高、连续且致密的炭层,说明PFDCHQ与IFR之间具有很好的协效阻燃作用。     

聚磷酸铵/氢氧化镁复配填充聚氨酯硬泡的阻燃性能

摘要: 为了增强聚氨酯硬泡在燃烧过程中的的阻燃性能和抑烟性能,以聚磷酸铵与氢氧化镁组成协效阻燃剂加入聚氨酯中制备了阻燃聚氨酯硬泡。通过临界氧指数测定仪、水平垂直燃烧测定仪、锥形量热仪和电子万能试验机研究了聚磷酸铵和氢氧化镁不同配比对聚氨酯泡沫塑料的阻燃性能、燃烧行为和压缩强度的影响。并用扫描电镜观察了阻燃材料燃烧后残炭的微观结构。结果表明,加入30份聚磷酸铵和10份氢氧化镁的聚氨酯硬泡的氧指数达27.5%,最大热释放速率为113.5 KW/m2,比纯聚氨酯硬泡的最大热释放速率下降了22.3%,最大烟释放速率下降58.9%。成炭致密,有良好的阻燃效果。证明复合阻燃剂加入能够增强聚氨酯材料的阻燃抑烟性能。     

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.     

新型高分子型阻燃抗静电剂的合成及应用

以氯磷酸二乙酯,丙烯酸羟乙酯合成了阻燃单体(FR);以丙烯酰氯,辛基酚聚氧乙烯醚合成了抗静电单体(AS);以FR/AS/MMA为共聚合单体,用自由基聚合方法制备了阻燃抗静电剂,并与聚丙烯(PP)复合制备了含AMF162的PP复合材料．采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热失重分析法(TG)、氧指数测定、电阻率测定以及抗冲击强度测定等对PP复合材料进行了表征和分析,探讨了阻燃抗静电剂的用量对PP复合材料热稳定性、阻燃和抗静电性能以及冲击强度的影响．结果表明,阻燃抗静电剂的含量为20%时,PP复合材料的氧指数(LOI)达到20.8%;材料的表面电阻率到达1012级,比改性前下降了4个数量级,阻燃抗静电剂的加入明显改善了PP材料的阻燃抗静电性能;阻燃抗静电剂的添加量不超过15%时可提高PP材料的冲击强度,添加量为20%时PP材料的冲击强度有所下降,但影响不大．     

阻燃聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的燃烧性能

采用X射线衍射和透射电镜对所制备的聚丙烯/蒙脱土（PP/MMT）插层纳米复合材料的结构进行表征;通过热分析、锥形量热、氧指数、垂直燃烧测试对其热解和燃烧性能进行了研究.热分析表明蒙脱土片层在热解过程中显示出能量阻隔作用,提高了材料的热稳定性和成炭量;蒙脱土片层与膨胀型阻燃剂之间的协效作用使得纳米复合材料热释放速率、CO与CO2释放量及比消光面积明显降低;将不同阻燃级别的材料制成电视机壳进行全尺寸锥形量热仪实验表明,V-0级别的阻燃聚丙烯材料的火灾危险性最小.     

基于聚磷酸铵的乙烯基酯树脂的阻燃机理研究

乙烯基酯树脂(VER)因其具有良好耐腐蚀性能和优异的物理性能被广泛应用于诸多领域，然而由于VER极易燃，限制了其使用范围.为了提高VER的阻燃性，本文将聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂引入VER中，制备得到阻燃乙烯基酯树脂固化物；采用热重分析仪(TGA)表征了VER的热稳定性；扫描电子显微镜(SEM、SEM-EDX)研究了VER燃烧后残炭的微观形貌，表面元素组成及分布；利用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、锥形量热(CCT)对其阻燃性能进行测试；采用热重红外光谱联用仪(TG-FTIR)等手段分析APP在VER中的阻燃机理.研究结果表明，当APP的引入量为30 wt%时，乙烯基酯树脂的极限氧指数达到30.3%,通过UL-94 V-0级别. APP在凝聚相和气相中共同发挥阻燃作用.     

聚磷酸蜜胺与八钼酸蜜胺阻燃PA6的燃烧行为及协同作用

采用聚磷酸蜜胺(MPP)和八钼酸蜜胺(MOM)复合物阻燃PA6,测定了阻燃PA6的氧指数(LOI)、UL 94V阻燃性及热稳定性.用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和SEM技术分析了阻燃PA6的热分解残余物,以锥形量热仪测定了阻燃PA6与火灾有关的阻燃参数,包括释热速度、质量损失速度、有效燃烧热、比消光面积等,并测定了阻燃PA6残炭表面的元素组成及XPS曲线拟合数据.结果表明,MPP-MOM复合物添加量为27%时(质量分数),PA6的阻燃性能达UL 94V-0级,氧指数为35.3%;PA6的释热速度峰值、释热速度平均值、总释热量、有效燃烧热以及质量损失速率明显下降,同时也证明了MOM具有好的协同阻燃效应.