Dynamic Mechanical Characterizations and Road Performances of Flame Retardant Asphalt Mortars and Concretes

To research the dynamic mechanical properties and road performances of flame retardant asphalt mortars and mixtures, four different asphalt mortars/mixtures were prepared: a reference group and three asphalt mortars/mixtures containing composite flame retardant materials(M-FRs) of different proportions. Temperature sweep, frequency sweep, repeated creep test, force ductility test and bending beam rheological test were carried out to research the dynamic mechanical properties of asphalt mortars containing M-FRs; wheeltracking test, low-temperature bending test and freeze-thaw split test were used to study the road performances of asphalt mixtures containing M-FRs. The results show that high-temperature performances of the three flame retardant asphalt mortars improve greatly, while low-temperature cracking resistances decline. Both hightemperature performances and water stabilities of asphalt mixtures containing M-FRs are quite good and exceed the specification requirements. However, their low-temperature performances decline in different degrees. In summary, besides their good flame retardancy, the flame retardant asphalt mortars and mixtures also exhibit acceptable road performance.

GMA改性磷酸腺苷的制备及其对棉织物的阻燃整理

采用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)分别对一磷酸腺苷(AMP)、二磷酸腺苷(ADP)、三磷酸腺苷(ATP)进行改性,制得了3种带有不饱和双键的阻燃单体AMP-m-GMA、ADP-m-GMA、ATP-m-GMA;然后通过紫外光接枝法将3种阻燃单体分别接枝到棉织物上,制备了光接枝AMP-m-GMA、ADP-m-GMA和ATP-m-GMA阻燃棉织物;对3种阻燃单体进行了结构表征和热稳定性分析,并探究了3种阻燃单体光接枝阻燃棉织物的热稳定性、阻燃性能、燃烧行为和残炭结构。结果表明,3种磷酸腺苷通过GMA环氧基开环引入不饱和双键,且具有良好的热稳定性。相比于原棉织物,3种阻燃棉织物的最大热降解速率分别降低了60.0%、52.0%、60.0%,极限氧指数由16.1%分别提升到25.4%、27.4%、26.4%,织物热释放速率(HRR)分别下降了15.09%、60.47%、37.82%,说明3种磷酸腺苷阻燃单体均有助于棉织物形成致密炭层,阻止热量扩散,获得良好的阻燃效果。其中,光接枝ADP-m-GMA阻燃棉织物的增重率可达22.4%,燃烧后损毁长度缩短至14.2 cm,表现出更优异的阻燃性能。

大粒径MCA阻燃剂的制备与应用

通过母液回用制备了大粒径三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂,采用扫描电子显微镜、热重分析仪、激光粒度分析仪等分析了母液pH值、反应温度和反应时间对MCA粒径的影响,并研究了大粒径MCA对尼龙6(PA6)性能的影响。结果表明:当母液pH值为5.5~6.5、反应温度为100℃、反应时间为2 h时,MCA的平均粒径约为3.5μm,颗粒大小很均匀;PA6/MCA复合材料表现出良好的阻燃性能,且拉伸强度和缺口冲击强度受MCA用量影响均较小。

几种新型高含磷含氮聚磷酰胺阻燃剂的合成与表征

以螺环季戊四醇双磷酸酯二酰氯(SPDPC)和苯基二氯磷酸酯(PDCP)为酰氯单体,分别与哌嗪及乙二胺通过溶液缩聚合成了4种聚磷酰胺阻燃剂——聚哌嗪季戊四醇双磷酸酯(PPS)、聚乙二胺季戊四醇双磷酸酯(PES)、聚哌嗪苯基磷酸酯(PPP)及聚乙二胺苯基磷酸酯(PEP)。以IR、1H NMR,31 P NMR、元素分析、TGA表征其结构及热性能,以乌氏粘度计测定PPS与PES特性黏度,结果发现反应18h聚合度最大,分别为0.19和0.21dL/g。以激光解吸电离-飞行时间质谱仪(MALDI-TOF MS)表征PPP与PEP分子量及组成。结果表明聚合度均在7～8之间。

海泡石的剥离改性及阻燃不饱和聚酯

为获得低烟无卤阻燃不饱和聚酯(UPR),采用将改性海泡石与膨胀型阻燃剂复配的方式对UPR进行阻燃性能研究.通过酸热处理和离子交换改性法获得了剥离效果良好的有机化改性海泡石纤维,通过扫描电镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱等测试方法对改性海泡石的表观形貌、剥离效果及其UPR中的分散效果进行了表征.将改性海泡石与聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)等膨胀型阻燃剂进行复配添加到UPR中,极限氧指数(LOI)测试和烟密度(SDR)测试结果表明,所制得的海泡石/不饱和聚酯复合材料具有较好的阻燃、抑烟性能.

疏松型纳米氢氧化镁阻燃剂的结构表征

对疏松型纳米氢氧化镁(LN-MH)阻燃剂进行了扫描电子显微镜分析、X-射线衍射分析、元素分析、傅立叶变换红外光谱和粒径测定.结果表明,该阻燃剂中氢氧化镁分子数与油酸根数之比为9.386∶1,氢氧化镁纳米粒子具有片状结构,其晶体在三维空间中至少有一维为纳米级.包覆剂的COO-与纳米粒子表面形成了紧密的结合.纳米晶体的弱极性001晶面的衍射强度有明显增强,相应的极性降低.

二季戊四醇磷酸酯的合成、表征及阻燃性能测试

以磷酸和季戊四醇为原料,采用直接酯化法合成阻燃剂二季戊四醇磷酸酯,对样品进行了表征,并对合成工艺及其在聚烯烃中的阻燃性能进行了研究。确定最佳合成条件:二甲苯为带水剂;反应温度180-200℃;反应时间6-7h。将此阻燃剂与聚磷酸铵按40/60(质量比)复配添加到聚烯烃中,样品比重30%时阻燃级别可达UL94V-0级。

无卤阻燃剂1,2-亚乙基双膦酸四甲酯的合成

以亚磷酸三甲酯和1,2-二溴乙烷为原料,在催化剂(CH3)4NI的作用下合成了一种无卤环保型阻燃剂1,2-亚乙基双膦酸四甲酯。当反应温度为160℃,反应时间4.0 h,n(亚磷酸三甲酯)∶n(1,2-二溴乙烷)=3.0∶1.0,催化剂用量为原料质量的0.5%时,该产品产率可达90.9%。用高分辨质谱仪、红外光谱仪及核磁共振波谱仪对产品结构进行了表征,并对该反应条件进行了探讨。

聚磷酸铵制备及表征研究进展

介绍了磷酸–尿素缩合、磷酸铵–尿素缩合、磷酸铵盐–五氧化二磷聚合等聚磷酸铵(APP)的制备方法及其优缺点。针对Ⅰ型和Ⅱ型APP的判定,在水溶解度、聚合度等性能测定的基础上,采用红外光谱、X射线衍射光谱等结构表征方法对其构型作进一步判定。APP的聚合度愈高,与高分子材料的相容性愈好,聚合度的测定方法有端基滴定法、光散射法、黏度法、核磁共振法,其中固体核磁共振法测定准确度高,是聚合度分析的首选方法,但由于受到仪器的限制,可以根据实际情况,综合使用各种方法进行判定。

芳基二磷酸酯的合成、表征及对ABS的阻燃研究

为了获得无卤阻燃ABS产品,选用了磷酸酯类阻燃剂和成炭剂复配的方式对ABS进行了阻燃研究.合成了两种阻燃剂:四-(2,6-二甲苯基)间苯二酚二磷酸酯(DMP-RDP)、四-(2,6-二甲苯基)对苯二酚二磷酸酯(DMP-HDP),采用FTIR、1H-NMR、TGA等对产物进行了表征.将两种含磷阻燃剂分别和酚醛树脂复配对ABS进行阻燃处理,并研究其热降解行为.氧指数(LOI)测试显示,两种含磷阻燃剂和酚醛树脂复配比例为4∶1时,LOI最大,且DMP-HDP的氧指数稍高.结合TGA分析,阻燃剂复配可以促进成炭,磷残留于炭层中,有利于阻燃,炭残余量越大,炭层越稳定,阻燃效果越好.

芳基双膦酸酯阻燃剂的合成

以亚磷酸三乙酯和对二氯苄为原料,在催化剂的作用下合成一种无卤高效芳基膦酸酯类阻燃剂——对二苄基双膦酸四乙酯。当反应温度为140℃,n(亚磷酸三乙酯)∶n(对二氯苄)为3.0∶1,反应时间为6h,催化剂用量为原料质量的1%时,收率可达85%。通过质谱仪、红外光谱仪、核磁共振仪对产品结构进行了表征,通过热重分析仪对其热稳定性进行了检测。

偶氮四唑钾的合成表征及其对枪口烟焰的抑制

以5-氨基四唑为原料,碱性条件下氧化得到偶氮四唑钾（PZT）.采用红外、元素分析等对其进行了表征,其化合物分子式为C2N10K2·3H2O.热重分析和差示扫描量热分析表明,PZT在315 ～350 K范围内,发生吸热反应,失去结晶水,在539.3 K时,出现最大放热峰.将PZT作为消焰剂用于发射药装药中,在初速912 m·s^-1,膛压279.4 MPa,PZT含量为2％的装药条件下,采用高速摄影和烟箱法测试了枪口烟焰.结果表明,与制式消焰剂硫酸钾相比,PZT可使枪口火焰面积减少71.4％,火焰温度降低400℃,且枪口烟雾较小,具有良好的抑制枪口烟焰效果.

苯乙烯基膦酸酯阻燃剂的合成与表征

以苯乙烯、五氯化磷、无水甲醇等为原料,通过三步反应合成了苯乙烯基膦酸二甲酯(可作为单体制备新型聚膦酸酯类阻燃剂),讨论了产率的影响因素。实验表明:在干燥情况下,无水甲醇与膦酰氯中间体的物质的量比为2.4∶1,缚酸剂吡啶与膦酰氯中间体的物质的量比为1.9∶1时,产物产率可达93%。通过元素分析、红外吸收光谱和1H核磁共振波谱分析确定了目标产物结构。

聚苯氧基磷酸对苯二酚酯的合成、表征及其热稳定性研究

以三氯氧磷、苯酚和对苯二酚为主要原料,通过两步合成法,采用本体聚合制备了含磷阻燃剂聚苯氧基磷酸对苯二酚酯。使用红外光谱、1 HNMR、13C NMR和31P NMR确定了阻燃剂的结构。用热重分析测试了阻燃剂的热稳定性。结果表明,聚磷酸酯的结构与预期结构相符;其初始分解温度为364℃,最快分解温度为547℃,700℃时的残炭量为36%,表现出良好的热稳定性。

苯乙烯基膦酸二乙酯阻燃剂的合成与表征

以苯乙烯、五氯化磷、无水乙醇等为原料,通过加成、酯化等反应合成了苯乙烯基膦酸二乙酯,讨论了产率的影响因素。研究表明:在干燥情况下,膦酰氯中间体与无水乙醇的摩尔比为1∶2.4,膦酰氯中间体与缚酸剂吡啶的摩尔比为1∶1.9时,产物产率可达92.5%,并通过元素分析、红外吸收光谱和1 H核磁共振波谱分析确定了目标产物结构。

阻燃处理瓦楞纸板的性能及表征

目的研究阻燃处理对瓦楞纸板阻燃性能和物理性能的影响。方法以磷酸胍、纳米二氧化硅、NH_4Cl改性4A分子筛、甲基纤维素、Cu(NO_3)_2改性4A分子筛共混制备无机无卤复合阻燃剂,利用超声波浸渍的方法制备阻燃型瓦楞纸板,根据国标对瓦楞纸板的主要物理性能进行测量,采用垂直燃烧实验和极限氧指数(LOI)测试瓦楞纸板的阻燃效果,采用热重分析(TG)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线能谱仪(EDS)和傅里叶红外光谱(FTIR)表征阻燃前后瓦楞纸热稳定性、残炭率、微观形貌、元素组成剂含量以及化学官能团的变化。结果经阻燃处理后,瓦楞纸板的吸水性、边压强度和耐破度分别提高了33.3%,53.7%,14.5%,剥离强度下降了4.5%;阻燃瓦楞纸板的炭化长度为20.3 mm,达到了GB/T 14656—2009中的阻燃纸板技术性能指标,氧指数达到28%(比对照样提高了47.4%);TG分析显示阻燃瓦楞纸板的成炭率提高了111.09%;FE-SEM、EDS和FTIR分析结果显示,阻燃瓦楞纸板的纤维表面存在微米级粒子,这些粒子中的元素除C和O外,还有N,P,Cu等阻燃剂成分。结论复合阻燃剂的施加可提高瓦楞纸板的阻燃性能和物理强度,阻燃剂的覆盖和燃烧时热分解产生的气体均对抑制燃烧起到了重要的凝固相阻燃和气相阻燃作用。

低烟低毒型阻燃酚醛复合材料的制备与性能表征

从分子水平上研究了固化工艺对酚醛/玻纤复合材料(GRPC-1)基体结构和抗冲击性能的影响,探讨了酚醛基体和阻燃添加剂在燃烧过程中的成分结构演变与阻燃机制。在此基础上通过酚醛结构与配方设计及制备工艺优化,制备出一种兼具低烟低毒性能和良好抗冲击性能的GRPC-1,燃烧4 min时的烟密度Ds值为5,CO的释放浓度为2.75×10-4,无HCN、HF、HCl、SO2、NOx等有毒有害气体释放,抗冲击强度达到25.6 m˙N。结果表明,GRPC-1的烟密度和毒性气体释放性能达到进口材料(Cycom2290/7781)实测水平。

反应性含磷阻燃剂的合成与表征

以2-羧乙基苯基次磷酸(CEPPA)和2,2'-(1,3-亚苯基)双(2-噁唑啉)(1,3-BOX)为原料,合成了一种新型的含磷反应性阻燃剂。并通过红外、核磁、热失重分析对其结构和热稳定性进行了表征。其对PA6改性后的阻燃性能则根据UL94的标准进行了垂直燃烧测试。结果表明,其用量为15 phr时,可使PA6达到V-0级,具有高的阻燃效率。

改性层状双氢氧化镁铝的制备及在PA6中的阻燃应用

以九水合硝酸铝、六水合硝酸镁、硬脂酸钠以及氢氧化钠为原料,采用共沉淀法制备了改性层状双氢氧化镁铝(LDH),通过FTIR、XRD及TG-DTA对其进行表征。结果表明:当硬脂酸钠与九水合硝酸铝的摩尔比为1∶1时,C18H35O2-插层基本达到饱和,层间距由0.80 nm增加到2.98 nm。TG-DTA结果显示,由硬脂酸根插层的改性层状双氢氧化镁铝热稳定性好。以熔融挤出法制备PA6/LDH、PA6/MRP(微胶囊红磷)以及PA6/MRP/LDH复合材料,用LOI与UL-94垂直燃烧测定其阻燃性能,发现LDH与MRP有很好的协同阻燃作用。当加入8份LDH与12份MRP时,复合材料能达到V-0级且极限氧指数为28.5%。

阻燃剂对二苄基双膦酸四甲酯的研制

在催化剂的作用下,以亚磷酸三甲酯和对二氯苄为原料,合成一种高效无卤阻燃剂——对二苄基双膦酸四甲酯.当反应温度为130℃,物质的量比(亚磷酸三甲酯∶对二氯苄)为2.8∶1,反应时间为6 h,催化剂用量为原料总质量的3%时,产率可达80%.通过高分辨质谱仪、红外光谱仪、核磁共振仪对产品结构进行了表征,通过热重分析仪对其热稳定性进行了检测.