含溴大分子阻燃剂的设计制备及其阻燃聚苯乙烯研究

通过丙烯酰氯与三溴苯酚反应得到丙烯酸三溴苯酯,进而自由基聚合得到聚丙烯酸三溴苯酯(Poly-AcTBP)大分子阻燃剂。其与聚苯乙烯有良好的相容性,可通过物理共混引入至聚苯乙烯基材,制备阻燃聚苯乙烯材料。阻燃性能测试结果表明,当添加15 wt%的Poly-AcTBP时,材料的极限氧指数从纯聚苯乙烯的18.0%提升至23.0%,UL-94垂直燃烧测试达到V-2级。这种大分子阻燃剂可有效避免小分子阻燃剂易从基材迁出的问题,为聚苯乙烯的阻燃研究提供了新的思路。

大分子阻燃剂的研究进展

随着高分子材料的快速发展和对阻燃要求的不断提高,发展新型阻燃技术、开发新型阻燃剂已成为解决高分子阻燃材料应用的关键。当前高分子阻燃材料产业对阻燃剂提出高效、与基体相容性好、不易迁移、不易吸湿、热稳定性优良、阻燃效果佳等需求。通过调查近年来国内外大分子阻燃剂的研究进展,发现含磷含氮的大分子阻燃剂存在广阔的应用前景。

大分子磷、磷氮系阻燃剂的研究进展

综述了近年来大分子磷系、磷氮系阻燃剂的发展状况,并通过合成制备方法、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧法UL-94及热稳定性等方面对其阻燃性能作了述评,并对该类阻燃剂的未来发展趋势做了展望。

磷-氮大分子膨胀型阻燃剂及其阻燃聚丙烯的研究进展

磷-氮大分子膨胀型阻燃剂(MIFR)有效克服了传统多组分膨胀型阻燃剂易迁移、易吸湿、与基体相容性差等缺点,是目前最具发展前景的无卤阻燃剂之一。文中综述了近年来国内外关于多组分和单组分磷-氮MIFR及其阻燃聚丙烯(PP)的最新研究进展,分析了磷-氮MIFR亟需解决的问题,并指出了"三源一体"和多功能化是磷-氮MIFR的发展趋势。

大分子磷-氮阻燃剂的合成及其在PE中的应用

以四羟甲基硫酸磷和三聚氰胺为原料,合成了大分子含磷-氮阻燃剂三聚氰胺四亚甲基硫酸膦齐聚物(MTMPSO),利用傅里叶红外光谱(FTIR)及13C、31P固体核磁(13C、31P NMR)对其结构进行了表征。将MTMPSO与聚磷酸铵(APP)复配得到的膨胀阻燃体系(IFR)添加到聚乙烯(PE)中制备成阻燃型PE材料(IFR-PE),研究了材料的阻燃性能和热降解行为。实验结果表明:当IFR添加量为32%时,IFR-PE可通过UL-94 V-0级,极限氧指数(LOI)达到26%。热重分析(TGA)测试表明:800℃时,IFR-PE残炭量为23.4%,表明阻燃剂的添加提高了材料的成炭性能。

大分子溴系复合阻燃剂对PS和发泡PS的阻燃改性

将大分子溴系阻燃剂(FR–122P)与溴化环氧树脂(2200HM)组成的复合阻燃剂应用于聚苯乙烯(PS)复合材料和发泡PS中,研究了复合阻燃剂的配比和含量对PS复合材料阻燃性能以及复合阻燃剂含量对发泡PS泡孔结构和阻燃性能的影响,采用热重分析、扫描电子显微镜观察、极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧(UL–94)和水平燃烧试验等手段进行了表征。结果表明,当FR–122P与2200HM质量比为4∶1、总添加量为25%时,PS复合材料的LOI可达25.8%,并可通过UL–94 V–0等级;当复合阻燃剂的添加量为40%时,可得到泡孔尺寸较小、泡孔密度较大、膨胀倍率较高的发泡PS复合材料,且其可通过泡沫水平燃烧的HF–2等级。大分子溴系阻燃剂与溴化环氧树脂的复合阻燃剂对PS和发泡PS复合材料具有较好的阻燃效果。

一些无卤反应型及大分子阻燃剂的研究进展

本文综述了国内外近年文献报导的一些新型无卤反应型及大分子阻燃剂的研究与应用，希望为相关研究及发展提供有益的参考。

具有自由基淬灭功能大分子膨胀型阻燃剂的合成及其阻燃聚丙烯的作用机理

针对传统小分子膨胀型阻燃剂(IFR)易迁移、易吸湿、热稳定性差、阻燃效率低、与基体相容性差及功能单一等缺点,本论文通过分子设计,合成了一种新型具有自由基淬灭功能的大分子膨胀型阻燃剂(HAPN),并将其与聚磷酸铵(APP)复配阻燃聚丙烯(PP),研究HAPN与APP的质量比对PP阻燃性能的影响,并探讨了HAPN与APP协同阻燃PP的作用机理。结果表明:当阻燃剂总用量为25.0%(质量百分比),且HAPN与APP质量比为1:1时,PP的极限氧指数(LOI)从18.0%提高到29.5%,仅燃烧了35 s就发生自熄,并且垂直燃烧测试通过了UL-94 V-0级。其可能的阻燃机理是:HAPN与APP可在聚合物凝聚相中快速形成致密的膨胀炭层,有效阻隔可燃气体、氧气及热量的传输;同时受阻胺基团的自由基淬灭作用可抑制凝聚相中PP的降解,并阻断气相中的自由基链式反应,加速火焰的熄灭。

高分子材料阻燃技术的研究进展

基于当前高分子材料阻燃技术的研究,综述了近年来国内外对各类新型阻燃技术的研究进展,包括复合阻燃技术、协效阻燃技术和大分子阻燃技术。指出了引入纳米粒子、多种阻燃剂协效作用及大分子化等阻燃技术的研究方向及发展前景。

DOPO改性环氧化聚丁二烯的制备及其在PLA阻燃改性中的应用

通过两步反应制备含9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)的大分子阻燃剂:第一步,对聚丁二烯的双键进行部分环氧化(环氧化程度分别为20%和30%),得到环氧化聚丁二烯(EPB);第二步,DOPO与EPB反应得到两种阻燃剂EPB20%–DOPO与EPB30%–DOPO。利用核磁共振氢谱与傅里叶变换红外光谱确定阻燃剂的化学结构,通过热重分析得到EPB20%–DOPO与EPB30%–DOPO的初始热分解温度分别为309.6℃和193.1℃。将两种阻燃剂与PLA复合制备PLA阻燃复合材料,测试了其热稳定性、流变行为、阻燃性能以及拉伸性能。结果表明,与纯PLA相比,复合材料的初始热分解温度有所降低,但高温热稳定性得到提高,EPB–DOPO的加入减小了复合材料的黏度。添加质量分数为10%和15%的EPB30%–DOPO后,复合材料的极限氧指数由纯PLA的21.0%分别提升至28.0%和28.5%,垂直燃烧阻燃等级均达到V–0级。添加EPB20%–DOPO后,复合材料的断裂伸长较纯PLA变大,而添加EPB30%–DOPO时,断裂伸长率减小,两种阻燃剂均使复合材料的拉伸强度降低。

大分子含磷-氮阻燃剂阻燃聚乙烯的性能研究

将大分子含磷-氮阻燃剂三聚氰胺四亚甲基硫酸膦齐聚物(MTMPSO)与聚磷酸铵(APP)复配得到的膨胀阻燃体系(IFR)添加到聚乙烯(PE)中制备成阻燃型PE材料(IFR-PE),研究了材料的阻燃性能、热降解行为、燃烧后的残炭形貌、力学性能及耐水性。实验结果表明:当IFR添加量为32%时,IFR-PE可通过UL 94V-0级,极限氧指数(LOI)达到了26%。热重分析(TGA)测试表明:800℃时,IFR-PE残炭率为23.4%,表明阻燃剂的添加大大提高了材料的成炭性能。扫描电镜(SEM)结果表明:IFR-PE燃烧后形成连续致密的炭层,能有效阻止热量传递和可燃气体的流动,提高了材料的阻燃性能。耐水性实验表明:IFR-PE的失重率仅为0.46%,具有很好的耐水性能。

多壁碳纳米管协效复合膨胀阻燃剂阻燃EVA的研究

以乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)为基体树脂,大分子磷氮复合阻燃剂(NPS)为主阻燃剂,以多壁碳纳米管(MWCNTs)为协效剂,制备了低烟无卤阻燃EVA复合材料。采用极限氧指数(LOI)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、力学性能和动态热力学性能(DMA)测试等手段对复合材料进行测定,重点考察了MWCNTs对膨胀阻燃EVA体系的影响,探讨了其作用机理。结果表明:MWCNTs对阻燃EVA体系具有很好的协同效应;MWCNTs的加入提高了膨胀炭层在高温时的热稳定性,增加了高温时的残炭量;MWCNTs可以改善膨胀炭层的形貌,提高炭层的隔热性能;0.5%的MWCNTs与29.5%的NPS复配,试样的LOI达到33.6%,拉伸强度达到12.37 MPa;MWCNTs用量在3%以内时,体系仍能保持较好的电绝缘性。