双环膦酸酯的合成、表征及其阻燃RPUF的热解动力学分析

以三羟甲基丙烷和甲基膦酸二甲酯为原料在离子液体[Bmim]BF_(4)催化下合成双环膦酸酯阻燃剂:甲基膦酸二(5-乙基-2-甲基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环己烷-5-基)甲基酯。用气相色谱跟踪反应进程,柱色谱提纯产物用于表征产品结构。当双环膦酸酯阻燃剂添加量为25%时,硬质聚氨酯泡沫的极限氧指数值由18.8%提高到26.6%,最大热分解速率由6.48%/min降低到4.40%/min。采用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法分别计算硬质聚氨酯和阻燃硬质聚氨酯的热分解活化能,并根据计算结果对两者的热分解机理进行了分析。

螺环磷酰咪唑阻燃棉织物的热解挥发物分析及热解机理推测

在研究螺环磷酰咪唑(Fr)对棉织物的阻燃性能、力学性能和火行为的影响基础上,采用同步热分析红外(TG-IR)对螺环磷酰咪唑阻燃棉织物(Fr-cotton)的热解挥发物成分进行了研究。结果发现,螺环磷酰咪唑酯(Fr)是一种良好的棉织物阻燃剂,减少棉织物热解挥发物的生成量,使棉织物的极限氧指数(LOI)值从18.7%提高到36.6%,600℃时的残留从8.6%提高到28.5%。复配聚磷酸铵(APP)和氧化铈(CeO_(2),标记为MO)之后,棉织物的热分解挥发物进一步减少,主要成分仅为水和CO_(2)/CO,LOI值进一步提高到43%,600℃时的残留量提高到42.6%。说明阻燃剂主要在凝固相起作用,增加了残留物的量,减少了挥发物的生成,改变了棉织物的热解途径。棉织物热解通过左旋葡聚糖和呋喃类物质分解生成小分子挥发物,阻燃剂则催化棉织物直接脱水炭化分解。这一结论可以为棉织物阻燃剂的选择提供理论支持。

木粉含量对木粉/PP复合材料的热性能与燃烧性能的影响

利用热重分析法(TGA)和锥形量热仪(CONE)研究了不同木粉含量对木塑复合材料(WPC)热稳定性和燃烧性能的影响.TGA研究结果表明,随着木粉含量的增加,WPC的热稳定性逐渐降低,但体系的成炭量明显提高,800,℃时成炭率由0.01%增加到14.63%;锥形量热仪(CONE)的实验结果表明,WPC的热释放速率、比消光面积、烟释放速率的值均低于纯聚丙烯(PP)的值,并且随着木粉含量的增加,其值降低得越明显.说明木粉在一定程度上抑制了WPC的热释放及烟释放,延缓了木塑复合材料的分解燃烧过程.

季戊四醇螺环磷酸苯酚酯的合成及结构表征

以水作溶剂,季戊四醇螺环磷酰二氯与苯酚在碱性条件下反应,得到季戊四醇螺环磷酸苯酚酯。用反应体系中的苯酚钠在269.6 nm处的吸光度变化跟踪反应进程,确定反应时间。用IR1、H NMR以及磷元素分析测试技术表征了产品结构。用TG法分析了产品的热稳定性。

MA-异氰酸酯改性APP及其在LLDPE中耐水性的评价

依次用密胺(MA)、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)对聚磷酸铵(APP)进行改性,并分别应用于低密度线性聚乙烯(LLDPE)中。分别用APP在水中的溶解度变化,APP处理的LLDPE水浸后的极限氧指数(LOI)变化和磷含量变化评价了APP的耐水性。结果发现,改性后的APP在水中的溶解度减小,未改性APP的溶解度是0.368 0,MA-TDI-APP是0.212 3,减小了42.3%。改性后APP处理的LLDPE水浸后的LOI变化量减小,添加量均为30%时,未改性APP处理的LLDPE的LOI值降低了5.3%,AM-TDI-APP处理的LLDPE的LOI值降低了2.5%。改性后APP处理的LLDPE水浸后磷含量损失降低,不同APP添加量的LLDPE,未改性APP处理的磷含量损失均在6.5%以上,MA-TDI-APP处理的磷含量损失在4%以下。用扫描电子显微镜观察了改性前后APP与LLDPE的相容性,改性后的APP与LLDPE的相容性较好,MA-TDI改性的APP与LLDPE的相容性最好。

Ce_2O_3对APP-PER-MA膨胀阻燃体系热解过程的协效作用

采用热重分析和红外光谱技术研究了氧化铈(Ce2O3)对以聚磷酸铵(APP)为酸源、季戊四醇(PER)为炭源、蜜胺(MA)为气源的经典膨胀型阻燃剂(IFR)热分解性能的影响。结果表明,300～400℃时Ce2O3的存在加快了体系的分解和无机酸的生成速度,改变了IFR热解发生的时间,但是并没有从根本上改变热解过程;Ce2O3的添加使IFR阻燃剂第一阶段的热解活化能由65.73kJ/mol提高至73.47kJ/mol,第二、三、四阶段的热解活化能分别由167.46、135.13、141.34kJ/mol降低至85.25、96.08、58.18kJ/mol,并对IFR分解各阶段残留量有很大影响。

螺环磷酰双蜜胺的合成及其对聚乙烯阻燃性能和力学性能的影响

固相加热螺环磷酰二氯和蜜胺,得到一种含氮、磷的膨胀型阻燃剂螺环磷酰双蜜胺,产率82%,用FTIR表征了产品结构。研究了该产品对PE的阻燃性能和力学性能的影响,结果表明:螺环磷酰双蜜胺添加量为25%时,PE的氧指数达到25.6%。添加量为20%时,PE的缺口冲击强度由未阻燃的10.2kJ/m2降低到9.07kJ/m2;拉伸强度达到最大值12MPa。

固相法合成螺环磷酰哌嗪酯阻燃剂

以螺环磷酰二氯(SPDPC)与哌嗪为原料,在未加溶剂和催化剂的条件下,用高速万能粉碎机粉碎混合原料的同时,借助转刀高速旋转的剪切力所产生的热能加热体系发生反应,合成了螺环磷酰哌嗪酯。分析了原料摩尔比以及混合时间对产品得率的影响,得出了较优的反应条件:n(螺环磷酰二氯)∶n(哌嗪)=1∶2,混合时间350s,在该条件下得到暗白色粉末状固体,产率达95%以上。产品用红外光谱和核磁共振波谱进行了表征。

聚酰亚胺/聚苯胺-TiO2复合薄膜制备及表征

以4,4＇-二氨基二苯醚（ODA）和均苯四甲酸二酐（PMDA）为单体,以聚苯胺-二氧化钛（PANI-TiO2）为掺杂物,用原位聚合和超声振荡法制得聚酰胺酸/聚苯胺-二氧化钛溶液,经热亚胺化制得聚酰亚胺/聚苯胺-二氧化钛（PI/PANI-TiO2）复合薄膜。采用FTIR、SEM、TG-DTG、介电常数、电子万能试验机等对复合薄膜的结构、形貌和性能进行了表征与测试。结果表明：PI/PANI-TiO2薄膜的热亚胺化完全,PANI-TiO2粒子在PI基体中分布均匀。掺杂10%（以反应制得PI的质量为基准,下同）PANI-TiO2的PI/PANI-TiO2复合薄膜的综合性能优于纯PI,其拉伸强度由纯PI的14.8 MPa提高到43.8 MPa;初始分解温度由纯PI的435℃提高到518℃,800℃时的残炭量达到57.7%;介电常数由3.38提高到3.86,介电损耗由0.0013提高到0.0040。

用红外光谱法测定聚磷酸铵晶体结构

为探索鉴别Ⅰ -型和Ⅱ -型聚磷酸铵产品结构的有效方法 ,测定了用X -射线衍射法确定为Ⅰ -型和Ⅱ -型的聚磷酸铵的红外光谱 ,结果发现Ⅰ -型和Ⅱ -型聚磷酸铵晶体在红外光谱中存在明显的区别 :Ⅰ -型聚磷酸铵在 76 0、6 80、6 0 0cm- 1 附近出现吸收峰 ,而Ⅱ -型聚磷酸铵在这三处不出现吸收峰。从而确定了使用红外光谱法测定Ⅰ -型和Ⅱ -型聚磷酸铵晶体结构的可行性。

杨木热分析

为对使用木材及预测和扑灭火灾提供理论依据，文章通过对杨木进行热重分析（ＴＧ）及差示扫描量热分析（ＤＳＣ），得知杨木热解的初始温度约为２００℃，热解速率最大的温度为３０９℃，整个热解的温度范围为２００～５２０℃。杨木热解分三个阶段进行，首先在２００～３２０℃区间，为热分解阶段，此阶段失重速度快，失重率高，达６０％；在３２０～４３５℃期间为失重仍较明显的阶段，此阶段失重２０％左右；在４３５℃之后，失重不再明显，为灰化阶段。在整个热解过程中，杨木的热效应值为１２７ｋＪ·ｇ－１。利用不同升温速度下的三条ＴＧ曲线，根据三处不同类型的动力学近似方程，求解得出杨木热解的平均活化能约为１５０ｋＪ·ｍｏｌ－１。

聚甲基膦酸乙二醇酯阻燃棉布的性能

用聚甲基膦酸乙二醇酯(PEMP)对棉布进行阻燃整理,考察了阻燃整理前后棉布的断裂伸长率、阻燃性能、热分解性能、火行为以及耐洗性能。结果发现,负载20%(质量分数)PEMP的棉布平均断裂伸长率由纯棉布的23.6%下降为18.2%;极限氧指数(LOI)由20.4%升高到30.6%;续燃时间和阴燃时间分别由54.8 s和61.2 s都下降为0 s,损毁长度由30.0 cm下降到11.5 cm;最大热分解速率由18%/min下降到12%/min,700℃时的残炭量由9%提高到24%;总热释放由4.2 MJ/m2下降到0.6 MJ/m2;水洗5次后,LOI值为27.9%。结果表明,PEMP对棉布有很好的阻燃性能和成炭性能,明显降低棉布在火场中的热释放量,防止火焰传播,可以抑制火情,为灭火和救援提供时间。

具有压力传感性能的碳纳米管接枝亚麻织物

马来酸酐(MAH)与亚麻纤维(LF)C_(6)-OH发生酯化反应制得了含有羧基的LF(LF-g-MAH),LF-g-MAH与羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)的羟基发生酯化反应,得到了碳纳米管(CNTs)接枝的LF-g-MAH(记为LF-g-MAH-MWCNTs)。用FTIR、XRD、SEM、EDX对LF-g-MAH-MWCNTs进行了表征,使用氧指数测定仪、微机电子万能试验机和四探针测试仪测试了其燃烧性能、力学性能、导电性和压力传感性。结果表明,CNTs的接枝对LF结晶性能、表面形态、燃烧性能、力学性能均没有明显影响,却使不导电的LF具有导电性和稳定灵敏的压力传感性能。手指按压即能使该传感器产生1.0~1.5 kΩ的电阻变化,体重分别为60和80 kg的测试者踩压能产生70和10 kΩ的电阻变化。

γ-Al2O3催化合成聚甲基膦酸乙二醇酯的适宜活化温度的确定

聚甲基膦酸乙二醇酯(PEMP)作为一种良好的阻燃剂,具有无毒、低烟、含磷量高、阻燃效果好的优点。γ-Al2O3是催化乙二醇(EG)和甲基磷酸二甲酯(DMMP)缩合生成PEMP的良好催化剂。但是由于γ-Al2O3容易吸附CO2和水分,降低其催化活性,所以使用前需要活化。活化温度影响着γ-Al2O3的催化活性。本文分别在300、400、500、600、700和800℃不同温度下对γ-Al2O3进行活化,用X射线粉末衍射(XRD)分析了γ-Al2O3晶型变化、用低温氮吸附比表面积测试法(BET法)测量了γ-Al2O3比表面积、孔径和孔容积,用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了红外吸收变化,用吡啶吸附-FTIR测定了γ-Al2O3的Br nsted酸位点与Lewis酸位点相对含量。比较了不同温度下活化的γ-Al2O3催化合成PEMP产品的纯度和粘度,找到了γ-Al2O3催化合成PEMP的适宜活化温度为400~600℃。此时,γ-Al2O3属于典型的γ-Al2O3晶型,比表面积较大,孔径较小,所得PEMP产品纯度最高。

螺环磷酸酚酯阻燃PC/HDPE的制备及其性能

分别用螺环磷酸苯酚酯(SPP)和螺环磷酸对甲苯酚酯(SCP)与磷酸蜜胺盐(MP)复配对PC/HDPE(25∶75)共混材料进行了阻燃处理,评价了材料的阻燃性能、力学性能以及热分解性能。未阻燃的PC/HDPE的极限氧指数(ILO)是18.9%,当阻燃剂添加量均为22%时,SPP阻燃的PC/HDPE共混材料的ILO达到26.2%,SCP阻燃的达到26.8%;拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击韧性分别由未阻燃的26.8、34.4 MPa和19.6 kJ/m2变为18.0、26.5 MPa和9.1 kJ/m2以及17.1、27.1 MPa和10.7 kJ/m2;5%热分解温度均由373℃降到302℃,降低了71℃;50%热分解温度均由460℃升到480℃,提高了20℃。

氧化铋对环状膦酸酯阻燃棉织物的协效阻燃抑烟作用

通过阻燃性能测试、热重分析、锥形量热分析等研究手段,考察了氧化铋对环状膦酸酯阻燃棉织物的阻燃抑烟协效作用。结果发现,在阻燃整理剂中添加0.4 g/L的氧化铋,可以使阻燃棉布的极限氧指数从43%提高到52%;损毁炭长缩短到5 cm,垂直燃烧达到B1级;而对断裂强度影响不大。热重分析表明,氧化铋的加入进一步降低了阻燃棉织物的初始分解温度和最大热解速率,500℃时的成炭量有所增加;扫描电镜显示,添加氧化铋后,棉织物燃烧成炭更致密;氧化铋具有明显的抗燃烧变形能力;锥形量热测试表明,氧化铋的添加不仅降低了阻燃棉织物的总热释放速率,而且使阻燃棉织物的总烟释放量降低了60%。

淀粉对聚乙烯膨胀阻燃体系热降解和阻燃的影响

以淀粉作为膨胀阻燃体系中的成炭剂 ,取代或部分取代了膨胀型阻燃剂 (IFR)中的季戊四醇 (PER) ,研究了淀粉对膨胀阻燃剂及其与线性低密度聚乙烯 (L LDPE)膨胀体系的热降解行为 (TGA)和阻燃性。研究表明 ,聚磷酸铵 (APP)可明显地改变淀粉的热降解行为促进成炭 ;尽管淀粉可提高 IFR的成炭量和膨胀体系的膨胀倍数 ,但它却在一定程度上降低了 LLDPE的膨胀体系的阻燃性 ,也即是降低了极限氧指数 (LOI)和提高了热释放速率峰值(pk-HRR) ,而用淀粉部分取代 PER,对其阻燃性很小 ,可用淀粉部分取代 PER作为膨胀体系中的成炭剂。

用锥形量热仪研究聚乙烯膨胀阻燃体系的燃烧性

利用锥形量热仪在５０ｋＷ·ｍ－２热辐照条件下，研究了含淀粉膨胀阻燃线性低密度聚乙烯（ＬＬＤＰＥ）体系的燃烧性，获得了最大热释放速率、总热释放、有效燃烧热、最大烟产生速率、总烟释放量及质量损失速度等参数．实验结果表明：含淀粉膨胀阻燃剂能明显降低ＬＬＤＰＥ的热释放速率、总热释放和有效燃烧热，淀粉作为膨胀型阻燃剂中的成炭剂，可以部分代替季戊四醇，而对热释放速率影响不大，达到了阻燃和降低成本的目的．该膨胀体系使烟释放变得缓慢，但总烟释放量明显增大．在燃烧时使ＬＬＤＰＥ更早地发生热降解。

黑龙江帽儿山12种草本可燃物的慢速升温热解特性

以黑龙江帽儿山12种草本可燃物为研究对象,用热重分析法对其升温速率为10℃·min-1的慢速热解过程进行研究,利用TG-DTG曲线分析它们的热解特性,得到了纤维素和木质素的热解与温度、失重量以及失重速率的关系。结果表明:空气气氛下12种草本可燃物的热解均经历3个主要阶段,根据3个阶段的平均失重速率和初始分解温度,可对12种草本可燃物在不同燃烧阶段的燃烧性进行评价。这3个阶段是:1)失水阶段,温度范围是室温～120℃,根据该阶段的平均失水速率和初始热解温度判断,猴腿蹄盖蕨、芍药和耧斗菜最易燃;2)综纤维素热分解阶段,温度范围是100～370℃,根据综纤维素的平均分解速率判断,耧斗菜的有焰燃烧最剧烈;3)木素热分解阶段,温度范围370～500℃,根据木素的平均分解速率判断,宽叶山蒿和蚊子草无焰燃烧最剧烈。

用CONE/TG研究含淀粉膨胀阻燃聚丙烯体系的阻燃和烟释放

利用锥形量热仪 (CONE)在 5 0 k W/ m2 热辐照条件下 ,并配合 TG和极限氧指数 (L OI)对含淀粉膨胀阻燃聚丙烯 (PP)体系的阻燃和烟释放进行了研究。通过对获得的最大热释放速率 (pk- H RR)、总热释放 (TH R)、有效平均燃烧热 (av- EH C)、最大烟产生速率 (pk- SPR)、总烟释放量 (TSP)、平均比消光面积 (av- SEA )及质量损失速度(ML R)等参数和 TG曲线及 L OI的分析表明 ,含淀粉膨胀阻燃剂 (S- IFR)能明显地降低 PP的 pk- H RR、TH R和av- EH C,表现了良好的阻燃作用 ,淀粉可以部分代替季戊四醇 (PER)作为膨胀型阻燃剂中的成炭剂 ,而不影响其阻燃性。该膨胀体系对烟释放速率有抑制作用 ,但却明显增加了烟释放总量。该体系形成的膨胀炭层使 PP热降解速度明显降低 ,这是降低 H RR和 SPR的关键。 TG实验也说明 S- IFR对