Ⅱ型聚磷酸铵和赛克对聚丙烯的协同阻燃作用

对Ⅱ型聚磷酸铵(APP-II)和三(2-羟乙基)异氰尿酸酯(赛克)协同阻燃聚丙烯进行了研究。结果表明,APP-II和赛克以质量比为2.5∶1复合而成的阻燃剂对PP具有良好的协同阻燃作用。当该阻燃剂添加量为30%(质量分数)时,PP的极性氧指数(LOI)为30.7%,阻燃级别达FV-0级,燃烧时的热释放速率、质量损失速率和总热释放量明显降低。热重和燃烧残余物分析结果表明,高温下APP能够促使三(2-羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)和PP成炭,而APP和THEIC分解释放出的氨气使炭层膨胀,由此形成的致密膨胀炭层通过隔绝作用而产生阻燃和抑烟作用。

Ⅱ型难溶聚磷酸铵的分散聚合工艺

以柴油(260～280℃馏分)为反应介质,磷酸氢二铵和尿素为原料,聚乙二醇为分散剂,采用分散聚合工艺成功地制备出Ⅱ型难溶聚磷酸铵(APPⅡ)。实验结果表明:APPⅡ的较优制备条件为:n(尿素)∶n(磷酸二氢铵)=1.1∶1,反应温度为220℃,通入湿氨气反应16h。在此条件下,制备出的APP氮磷含量分别为w(N)=14.04%,w(P2O5)=71.06%,100mL水中溶解度0.50g。红外光谱与X射线衍射分析证实了产品的晶型。该方法操作容易,工艺过程和所用设备简单,但产品颜色较深。

水在制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵中的作用研究

研究水对制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵及其性质的影响。以五氧化二磷、磷酸氢二铵、尿素为原料,在特定的转晶氨化条件下向体系加入一定量的水来制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵。用FT-IR和XRD来分析晶型及杂质,测定了结晶Ⅱ型聚磷酸铵的水溶性与pH,并用31P核磁共振法测定聚磷酸铵的聚合度。结果表明,在转晶氨化阶段加入一定量的水,可以制得较纯的结晶Ⅱ型聚磷酸铵,聚合度在850左右,但是使制得的聚磷酸铵水溶性增大;而延长氨化时间可以降低其水溶性;得出最佳的n（水）/n（磷）为（0.1-0.3）∶1。

利用Ⅰ型APP制备Ⅱ型APP的方法研究

研究了特定条件下用国内Ⅰ型APP工业产品制备Ⅱ型APP的方法。对转型后APP进行了溶解度、pH值和聚合度测定,以及红外光谱和X射线衍射分析,并与国外产品Exolit422APP进行了对比,结果证明在不加Ⅱ型APP作晶种的情况下,可以将Ⅰ型APP转型为Ⅱ型APP。

结晶Ⅱ型聚磷酸铵制备过程中氨的作用研究

研究结晶Ⅱ型聚磷酸铵制备过程中通氨工艺条件对产物性质的影响。以五氧化二磷、磷酸氢二铵、尿素为原料，在不同的通氨条件下制备结晶Ⅱ型聚磷酸铵，用FT—IR和XRD来分析晶型及杂质，并测定了结晶Ⅱ型聚磷酸铵的水溶性与pH。结果表明，通氨条件对制得结晶Ⅱ型聚磷酸铵的纯度、水溶性以及pH都有影响。在250℃开始通氨，维持氨压为0．1MPa，转晶氨化温度为300℃，氨化90～150min为最优条件。认为聚磷酸铵的水溶性并不简单地与晶型有关，还可能与氨在聚磷酸铵中的存在形式有关。

Ⅱ型聚磷酸铵的改性及其阻燃聚丙烯的研究进展

主要综述了近几年Ⅱ型聚磷酸铵(APP-Ⅱ)的改性及其阻燃聚丙烯(PP)的研究进展,对比分析了不同改性技术对APP-Ⅱ阻燃PP的热稳定性、阻燃性能等的影响。分析表明,APP-Ⅱ改性后有利于提高其耐水性,改善APP-Ⅱ与PP基体间的相容性及其阻燃性能,指出高效、环保、低成本的APP-Ⅱ改性技术及提高复合材料的力学性能将是APP-Ⅱ表面改性的研究热点。此外,提出了APP-Ⅱ阻燃剂功能化是未来发展的趋势。

多阻燃剂协同实现PP泡沫的高效阻燃改性

为提高聚丙烯(PP)泡沫的阻燃性能,以偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂,聚磷酸铵(APP)、双季戊四醇(PER)、三嗪大分子成炭剂(CFA)和有机倍半硅氧烷(POSS)为协同阻燃剂,通过双螺杆挤出造粒和平板硫化仪热压工艺,制备未发泡PP塑料样条以及发泡后的PP泡沫样条。通过对燃烧过程、残炭量与碳层结构分析等方面评估不同配比的PP泡沫复合材料的阻燃性能。结果表明,当AC添加质量分数为2%时,APP催化CFA和POSS来提高PER的炭层质量,形成致密碳层,提高了阻燃性能。当阻燃剂总添加质量分数为30%且APP,PER,CFA和POSS的质量比为15∶5∶8∶2时,PP泡沫复合材料的极限氧指数为32.6%,达到最高阻燃级别HF-1,形成的炭层具有优异的抑烟、隔热效果。

网状结构结晶Ⅴ型聚磷酸铵的合成与表征

以质量分数为85%的食品级磷酸为原料,以三聚氰胺为缩合剂,合成了一种具有网状结构的结晶Ⅴ型聚磷酸铵,对其水溶性、XRD、13CNMR、红外光谱及热重等进行了测试与表征,并与结晶Ⅰ型和结晶Ⅱ型产品进行了对比.结果表明,所制得的产品具有良好的耐水性,其XRD图谱与结晶Ⅴ型完全一致.13CNMR及红外图谱表明,该物质是以三嗪环为基本骨架的聚磷酸铵链交联网状结构.热重分析表明,在700℃时该产品残重为53.6%,大于结晶Ⅰ型(40.29%)和结晶Ⅱ型(36.16%),初步显示该产品具有良好的高温热稳定性.

改性APP阻燃性能的研究

用表面活性剂DV对聚磷酸铵(APP)表面进行修饰,研究了不同成炭剂与APP复配对聚丙烯(PP)的阻燃性的影响。结果表明:成炭剂对PP的阻燃性能有不同程度的影响,APP与季戊四醇(PER)组合时效果最佳。采用不同的协同剂和APP/PER体系进行组合实验,得到不同的阻燃结果。当体系中添加三聚氰胺(MEL)时效果最好。采用阻燃性能最好的体系,对PP的力学性能进行测试表明力学性能优于国外同类产品。而且有更加优良的防潮性能。

聚磷酸铵的晶体结构

为探索鉴别聚磷酸铵产品结构类型的有效方法、对收集的５个聚磷酸铵样品．进行Ｘ－射线衍射测试和分析。确定了结构类型、晶胞参数和结晶度。其结果对生产工艺有重要的指导意义。

聚磷酸铵与不同物料配施对滨海盐化潮土磷素形态的影响

为研究聚磷酸铵与生物炭、秸秆配施对滨海盐化潮土有效磷和无机磷形态转化特征的影响。利用室内培养试验,设置不施用聚磷酸铵(CK)、单施聚磷酸铵(OA)、聚磷酸铵配施生物炭(AB)、聚磷酸铵配施秸秆(AS)、聚磷酸铵配施生物炭及秸秆(ABS)5个处理。采用Tiessen修正后的Hedley磷素分级法研究了滨海盐化潮土中无机磷形态随时间的变化规律。结果表明:1)与CK相比,添加聚磷酸铵的处理有效磷含量显著提高了2.46~4.02倍(P<0.05)。培养末期,ABS处理有效磷含量较AB、AS分别显著提高了15.01%和19.20%(P<0.05)。2)随培养时间的延长,不同处理间树脂交换磷(Resin-P)含量变化趋势不同,OA和AB处理呈增加趋势,AS和ABS处理呈下降趋势,培养末期AS和ABS处理Resin-P含量较OA处理分别显著降低了39.98%和31.06%;碳酸氢钠浸提态磷(Na HCO_(3)-P)含量随时间先增加后降低,在培养第28天达到最大值,且ABS处理最高;氢氧化钠浸提态磷(NaOH-P)和稀盐酸浸提态磷(D.HCl-P)含量随培养时间延长总体呈增加趋势,培养末期,ABS处理Na OH-P含量较OA显著提高了54.07%(P<0.05);浓盐酸浸提态磷(C.HCl-P)和残渣态磷(Residue-P)含量整体呈下降趋势,AB和ABS处理Residue-P含量在培养末期较OA显著增加了34.01%和26.12%(P<0.05)。3)滨海盐化潮土中磷素主要以HCl-P和Residue-P形式存在,约占88.60%~92.20%。相关分析表明,不同磷形态与土壤有效磷相关系数大小依次为D.HCl-P、Resin-P、Na OH-P、NaHCO_(3)-P、Residue-P、C.HCl-P。综上,培养期内,单施聚磷酸铵或配施生物炭、秸秆能够增加Na OH-P和D.HCl-P含量,降低C.HCl-P和Residue-P含量。聚磷酸铵配施生物炭和秸秆(ABS)提高滨海盐化潮土磷素有效性的效果最好,Resin-P和D.HCl-P对有效磷贡献最大。研究结果对滨海盐化潮土磷素有效性提升和无机磷素形态转化研究具有重要意义。

聚磷酸铵在紫色土壤中的吸附-解吸特征

以两种聚磷酸铵(APP1,低聚合度;APP2,高聚合度)为研究对象,基于吸附-解吸试验,运用等温方程模型,并结合不同聚合度的磷素形态分析,探讨水溶性聚磷酸铵(APP)在典型酸性和石灰性紫色土壤中的吸附-解吸特征及其与磷酸一铵(MAP)的差异,为其在紫色土壤中的合理高效利用提供理论依据。结果表明,随着磷添加量(1~300 mg·L^(-1))的增加,酸性紫色土壤对APP的吸附呈先增加后降低的趋势,而石灰性紫色土壤对APP的吸附则始终呈上升趋势。当磷添加量为1~100 mg·L^(-1),酸性紫色土壤对APP1和APP2的吸附分别更符合Langmuir方程(R^(2)=0.961)和Freundlich方程(R^(2)=0.947),石灰性紫色土壤对两种APP的吸附均符合Freundlich方程(R^(2)分别为0.995和0.950)。两种紫色土壤对APP的吸附均以聚磷酸盐为主,且APP1和APP2中焦磷酸盐对磷吸附的贡献率分别超过76%和36%。在较高磷添加量下,APP中正磷酸盐在酸性紫色土壤中出现负吸附。同时,在两种紫色土壤中,APP中正磷酸盐的解吸率均高于聚磷酸盐,在酸性紫色土壤中正磷酸盐的解吸率在较高磷吸附条件下甚至超过100%。与MAP相比,在较低磷添加量下,两种紫色土壤对APP的吸附量更大。APP增加了吸附平衡液中Fe、Al和溶解有机碳的含量,但会降低Ca的含量。综上,含多种形态磷的APP施入土壤后,并不是降低了其本身被土壤的吸附固定,而是通过促进土壤中原有正磷酸盐的释放,进而保持正磷酸盐的有效供应。此外,APP自身磷素形态的分布特点也决定了其施入土壤后的有效性。

高聚合度APP阻燃剂的制备研究

本试验通过研究聚磷酸铵(APP)阻燃剂的制备条件,制备高聚合度的结晶Ⅱ型与结晶Ⅴ型聚磷酸铵阻燃剂。结晶Ⅱ型聚磷酸铵的最佳试验条件为:磷酸氢二铵(DAP)、P2O5与三聚氰胺(MEL)摩尔配比为1∶1.2∶0.2,聚合温度为290℃,熟化温度为260℃,通氨流量0.5 L/min,熟化时间为3 h。结晶Ⅴ型聚磷酸铵的最佳试验条件为:DAP、P2O5与MEL摩尔配比为1∶1.1∶0.2,聚合温度为320℃,熟化温度为260℃,通氨流量为1.0 L/min,熟化时间为3 h。两种晶型聚磷酸铵制备条件差异证明结晶Ⅴ型聚磷酸铵是结晶Ⅱ型聚磷酸铵的高温产物。经过产品基础性能测试,两种阻燃剂P2O5含量、氮含量、溶解度、pH值符合H/GT 2770-2008《工业聚磷酸铵》中Ⅱ类产品要求。

三嗪成炭剂和聚磷酸铵协同阻燃动态硫化热塑性弹性体阻燃性能及成炭机制

将三嗪成炭剂(CFA)与聚磷酸铵(APP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR),采用极限氧指数、垂直燃烧和锥形量热等测试研究了不同CFA和APP的比例对动态硫化热塑性弹性体(TPV)阻燃性能和力学性能的影响;并用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射和红外光谱分析了残炭的形貌和结构,进一步研究了其成炭机制。研究结果表明,当CFA和APP的质量比为1∶3,总添加量为40%(质量分数)时,TPV/IFR复合材料具有最佳的阻燃性能,LOI达到26.4%,且通过UL-94 V-0级;锥形量热测试表明,TPV/IFR复合材料具有优异的阻燃和抑烟性能;力学性能测试表明,TPV/IFR复合材料仍具有优异的力学性能,其拉伸强度和断裂伸长率分别为4.19 MPa和391.06%;残炭的形貌和结构分析表明,TPV/IFR复合材料以凝聚相成炭阻燃作用为主,燃烧后形成含有P-O-C和P-O-P交联结构的致密石墨焦炭层,起到隔热隔氧的作用,提高了材料的阻燃性能。

无卤阻燃聚丙烯阻燃剂组份对氧指数影响研究

研究无卤阻燃剂组份及其含量对无卤阻燃聚丙烯氧指数(OI)影响:实验表明阻燃剂添加量增加至25%时,氧指数已经高达36;高分子量聚磷酸(APP)含量不变,增加成碳助剂含量,阻燃聚丙烯氧指数增加;添加成碳助剂含量固定,增加高分子量聚磷酸铵,无卤阻燃聚丙烯氧指数增加;研究氧化锌对无卤阻燃聚丙烯氧指数影响,发现增加氧化锌含量有利于增加无卤阻燃聚丙烯氧指数。

利用聚磷酸制备结晶Ⅱ-型APP及其晶体结构表征

以聚磷酸和尿素为原料,经过氨化缩合反应制备结晶Ⅱ-型APP。实验确定聚磷酸和尿素按物质的量比2.5∶1投料,缓慢升温至130℃左右进行预聚合反应,预聚合是制备结晶Ⅱ-型APP的关键。预聚合后进一步聚合熟化,在220℃下聚合熟化时间应控制在5h为宜,并采用IR、SEM及XRD进行表征分析,表明合成的结晶Ⅱ-型APP与商业Ⅱ-型APP在晶体结构上一致。