纳米蒙脱土和尼龙6对聚丙烯无卤体系协同阻燃作用

聚丙烯/聚磷酸铵是典型的无卤膨胀阻燃体系,只有添加大量的聚磷酸铵才能达到阻燃目的,但是往往会使聚丙烯力学性能明显下降。为了使PP达到阻燃效果的同时不明显降低其力学性能,本文通过极限氧指数(LOI)、力学性能、热重分析(TG)、扫描电镜(SEM)等分析表征手段,研究了纳米有机蒙脱土(OMMT)和尼龙6(PA6)对马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)增容的聚丙烯/聚磷酸铵(APP)无卤阻燃体系的燃烧性能和力学性能影响规律。研究结果表明:纳米有机蒙脱土和尼龙6对聚丙烯具有协同阻燃作用,对体系力学性能影响较小;当蒙脱土含量为4phr、尼龙6含量为8phr时,体系的极限氧指数达到25.1%;蒙脱土和尼龙6的加入可明显提高聚丙烯的热失重温度,增加残余物质量分数。

EG/IFR对长玻璃纤维增强PP的协同阻燃作用

将可膨胀石墨(EG)作为协效剂,与膨胀型阻燃剂(IFR)协同阻燃玻璃纤维增强聚丙烯(PP)复合材料,研究了EG与IFR对长玻璃纤维增强PP的协同阻燃作用。采用氧指数(OI)和热失重(TG)进行分析,结果表明:EG与IFR的协同阻燃作用存在佳协同比例;在佳协同比例下,长玻璃纤维增强PP的阻燃性和热稳定性佳。

TPP/EG在软质聚氨酯泡沫中协同阻燃作用的研究

采用磷酸三苯酯(TPP)和可膨胀石墨(EG)进行复配,通过一步法发泡工艺制备了具有阻燃性能的软质聚氨酯泡沫(FPUF)。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧和烟密度测试对FPUF的阻燃性能进行研究,探索了TPP与EG之间的协同阻燃作用。结果表明:TPP与EG之间存在一定的协同增强FPUF的阻燃性能。当TPP/EG配比为1/3、复配型阻燃剂用量为30份时,阻燃FPUF的LOI值达到25%。同时,复配型阻燃剂添加到FPUF中还能降低有焰燃烧时间,并起到一定的抑烟作用。

无机硅化合物与磷杂菲/硼酸酯双基分子复合阻燃环氧树脂的研究

将磷杂菲/硼酸酯双基分子复合阻燃剂(ODOPB-Borate)分别与有机改性蒙脱土(OMMT)和二氧化硅(SiO_2)复配制备了阻燃环氧树脂(EP)。并通过热失重、极限氧指数、锥形量热燃烧实验、扫描电子显微镜等研究了含硅无卤阻燃剂OMMT、SiO_2与ODOPB-Borate的协同作用对EP阻燃性能的改善。结果表明,OMMT,SiO_2分别与ODOPB-Borate复配可有效提高EP的阻燃性能,当阻燃剂的添加量为4%(质量分数,下同),且OMMT/ODOPB-Borate和SiO_2/ODOPB-Borate的质量比均为1∶7时,EP的极限氧指数分别提升到38.8%和38.5%,达到UL 94 V-0级;OMMT和SiO_2的添加降低了EP/ODOPB-Borate体系的热释放速率(HRR),提高了其阻燃体系的屏障保护作用,并优化了气相和凝聚相阻燃效应的分配,证实了OMMT和SiO_2与ODOPB-Borate之间存在协同阻燃效应。

改性纳米磷酸锆对膨胀阻燃聚丙烯性能的影响

以多聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)为阻燃体系模板,研究了改性纳米磷酸锆(n-ZrP)对膨胀阻燃聚丙烯复合材料(PP/IFR)阻燃性能的影响,并且采用热重分析(TGA)、红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)研究了n-ZrP的阻燃协同作用机理。阻燃性能的研究表明,n-ZrP能够明显改善复合材料的阻燃效果;当n-ZrP添加量为2%时,PP/IFR复合材料的氧指数值达到了31.6%,通过了UL 94 V-0级测试;当n-ZrP添加量为0.5%时,其催化效率达到最高。TGA分析结果表明,n-ZrP能够促使阻燃复合材料提前降解,并保留更多的残碳。FTIR和SEM结果表明,n-ZrP能够起到片层阻隔作用并催化IFR的酯化和交联反应,形成更多含磷的交联结构(P-O-C和P-O-P的),提高炭层的致密程度,从而改善复合材料的阻燃性能。

金属氧化物对聚碳酸酯阻燃体系阻燃性能的影响

将少量金属氧化物添加到聚碳酸酯(PC)阻燃体系中,利用氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和锥形量热仪(CONE)研究金属氧化物对材料阻燃性的影响。实验结果表明:金属氧化物与三(1-氧代-1-磷杂-2,6,7-三氧杂双环[2.2.2]辛烷-4-亚甲基)磷酸酯(Trimer)有很好的阻燃协同作用,这与Trimer的阻燃机理密切相关;金属氧化物的阻燃协同效果与元素周期律有联系,主族金属氧化物作用于PC/Trimer阻燃体系的效果比过渡金属氧化物好,在含有7%Trimer的PC中,添加1%的Al2O3能使材料的垂直燃烧UL-94级别提高到V-0级;此外,金属氧化物可以抑制PC/Trimer体系燃烧时的烟释放以及减少CO、CO2释放量。这些结果对进一步研究PC阻燃体系配方有一定的指导意义。

铝离子改性MF/PVA阻燃纤维的研究

以三聚氰胺和甲醛为反应物,分别以氯化铵和硫酸铝为催化剂制得三聚氰胺甲醛(MF)树脂和Al^(3+)-MF树脂,再分别将MF树脂和Al^(3+)-MF树脂与聚乙烯醇(PVA)按质量比3∶7进行湿法纺丝,制得MF/PVA,Al^(3+)-MF/PVA阻燃复合纤维;同时将凝胶态的MF/PVA复合纤维在质量分数为50%的硫酸铝溶液中浸泡得到Al^(3+)吸附改性MF/PVA复合纤维(MF/PVA-Al^(3+)纤维);研究了不同Al^(3+)改性方式对MF/PVA复合纤维性能的影响,并分析了Al^(3+)与MF树脂的协同阻燃机理。结果表明:Al^(3+)加入使MF/PVA纤维热性能提高,力学性能稍有降低,基本不影响其使用性能;MF/PVA纤维、Al^(3+)-MF/PVA纤维、(MF-PVA)-Al^(3+)纤维在600℃时的残炭率分别为10.99%,34.53%,26.75%;断裂强度分别为2.83,2.68,2.64c N/dtex;Al^(3+)与MF树脂之间存在明显的协同阻燃作用,能够明显提高MF树脂对PVA纤维的阻燃效果;两种不同Al^(3+)改性方式对复合纤维阻燃性的影响差异不大,Al^(3+)-MF/PVA复合纤维和MF/PVA-Al^(3+)复合纤维的极限氧指数(LOI)都能达到33%;两者阻燃机理由于Al^(3+)分布方式的不同而有所差别,Al^(3+)-MF/PVA纤维主要呈现出气相阻燃机理,(MF/PVA)-Al^(3+)纤维主要呈现出凝聚相阻燃机理。

DOPOMPC-APP-MWCNTs协同阻燃环氧树脂的制备

将无卤膨胀阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷腈(DOPOMPC)、聚磷酸铵(APP)及多壁碳纳米管(MWCNTs)复配后加入环氧树脂(EP)中,制备出新型阻燃复合材料DOPOMPC-APP-MWCNTs/EP。通过极限氧指数(LOI)、水平垂直燃烧和锥形量热法研究其阻燃性能。研究结果表明:MWCNTs的加入增强了膨胀阻燃体系的阻燃性能和力学性能,并在一定程度上改善了体系燃烧时的浓烟现象。当阻燃体系总质量分数为20%,MWCNTs质量分数为2%时,材料性能最优,其LOI达到36.8%,热释放速率峰值、有效燃烧热平均值、比消光面积平均值和CO释放率平均值与未阻燃EP相比分别下降了83.5%、31.5%、47.6%、50.0%,与DOPOMPCAPP/EP相比下降了83.5%、77.7%、83.7%、68.9%。SEM分析表明:添加MWCNTs后,燃烧炭层呈现出大面积交联网络状结构。

DBDPE-Sb2O3协同阻燃沥青的性能与机理

为分析DBDPE-Sb2O3协同阻燃沥青的性能及其阻燃机理,采用动态剪切流变仪试验、弯曲梁流变试验、限氧指数试验、锥型量热仪试验和热重-热差试验的方法,研究了DBDPE-Sb2O3阻燃剂对SBS改性沥青路用性能、阻燃性能与热稳定性的影响。结果表明:DBDPE-Sb2O3阻燃剂提高了SBS改性沥青的稠度和高温抗变形能力,降低了SBS改性沥青的塑性和低温抗开裂性能;DBDPE或Sb2O3单独使用对SBS改性沥青极限氧指数和最大烟密度延缓时间提高的不明显,但DBDPE-Sb2O3复配使用显著提高了SBS改性沥青的极限氧指数和最大烟密度延缓时间,显著降低了SBS改性沥青路面的热释放速率、总释放热量和总烟产量;沥青分解全过程,DBDPE与Sb2O3反应生成的高密度气态SbBr3隔离了燃烧区氧气,有效抑制了SBS改性沥青的热解与氧化;DBDPE-Sb2O3阻燃剂提高了SBS改性沥青的高温性能和阻燃抑烟性能,降低了SBS改性沥青的低温性能,其掺量为4%~8%时,可使SBS改性沥青具有较好的路用性能和阻燃抑烟性能;DBDPE与Sb2O3协同对SBS改性沥青起气相阻燃作用,复配使用显著提高了SBS改性沥青的阻燃性能,且对SBS改性沥青路面起到了良好的阻燃效果。

柠檬酸钴协同聚磷酸铵阻燃TPU的研究

通过柠檬酸钴(CoC)协同聚磷酸铵(APP),制备阻燃热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料,研究TPU复合材料的阻燃性和热稳定性。结果表明:CoC能够降低TPU/APP的热释放量和烟生成量。TPU/APP/CoC(0.125%)的THR和p SPR值分别比TPU/APP降低56.8%和31.5%。TPU/APP/CoC(0.5%)具有最高的FPI值(0.32(m^(2)·s)/kW)和最低的FGI值(2.16 kW/(m^(2)·s))。CoC能够在高温下分解成金属氧化物,促进APP分解并生成聚磷酸(盐),催化TPU成炭,改变凝聚相炭层结构,提高炭层的致密性和石墨化程度,形成隔热隔氧炭层,提高TPU的阻燃性和抑烟性。

APP/EG对PIR-PU泡沫材料阻燃性能的影响

以聚磷酸铵/膨胀石墨(APP/EG)为阻燃剂,制备了高阻燃的聚异氰酸酯-聚氨酯(PIR-PU)泡沫材料。采用极限氧指数(LOI)测试、红外光谱分析(IR)、热重分析(TGA)等方法对所制备PIR-PU泡沫材料的燃烧及热降解行为进行了研究。结果表明:APP与EG存在着良好的协同阻燃作用,APP/EG的添加可有效提高PIR-PU泡沫材料的LOI值,其中当APP/EG用量为25份、其配比为3/7时,PIR-PU泡沫材料具有最佳阻燃性能,材料的LOI值可达35.4%。APP与EG的复配使用,使PIR-PU泡沫材料的炭层较单独使用APP或EG时更为致密,有效提高了材料的热分解温度,降低了热降解速率,进而改善了材料的阻燃性能。