含哒嗪酮结构生物基环氧树脂本征阻燃机制研究

通过树脂烧蚀实验和扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、热重-红外同步热分析仪等表征手段探究了含哒嗪酮结构的生物基环氧树脂的本征阻燃机制。结果表明,相对于目前最常用的石油基双酚A型环氧树脂,所制备的生物基环氧树脂在燃烧时更易形成大量膨胀型的炭层结构,同时释放出大量CO_(2)和NH_(3)等不可燃性气体和更少的可燃性气体;含哒嗪酮结构的本征阻燃生物基环氧树脂呈现出凝聚相-气相协同阻燃机理。本研究为构筑高性能的本征阻燃环氧树脂提供了新的思路。

P元素杂化本征阻燃热塑性聚氨酯弹性体的制备及其性能研究

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和顺丁烯二酸酐(MA)为原料合成含磷单体DOPOMA,将其与二元酸、二元醇进行缩聚反应,得到侧链含磷的端羟基饱和聚酯,再将其与TDI反应合成含磷阻燃热塑性聚氨酯弹性体。采用红外光谱分析(FT-IR)、热重分析(TGA)、极限氧指数(LOI)、扫描电子显微镜(SEM)、万能实验机等测试手段对含磷高聚物的结构、热稳定性、成炭能力、力学性能等进行了分析。结果表明,随着P含量的增加,LOI值逐渐增大,分解温度逐渐提高,残炭率逐渐增大。燃烧炭层致密,P元素的引入对材料的力学性能影响较小。

本征阻燃环氧树脂的固化行为研究

选取环氧树脂与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物(DOPO)反应制备了DOPO改性环氧树脂(DOPO-E51),并以两种含磷二胺作为固化剂,得到了本征阻燃环氧树脂固化物。采用DSC的方法研究了本征阻燃环氧树脂的热固化行为,并采用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa方法对热固化行为进行了动力学模拟,获得了固化活化能、指前因子等参数。结果表明,随着升温速率增加,环氧树脂的热固化温度提高;采用苯基含磷二胺(BPOA)作为固化剂,活化能和指前因子基本不变;采用乙基含磷二胺(EDE)作为固化剂,活化能和指前因子则明显提高。

磷氮协同本征阻燃剂的制备及其阻燃丙烯酸酯的研究

以苯膦酰二氯和丙烯酰胺为原料,通过"一步法"成功合成出一种氮磷协同本征阻燃剂1,3-二丙烯酰-苯基磷酰胺(BPOAM)。利用FT-IR、1H和31P核磁共振波谱对其结构进行表征。通过乳液聚合法将BPOAM与甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯聚合制备阻燃型丙烯酸酯共聚物。采用TG、LOI值测试和锥形量热测试等方法对共聚物的热稳定性、阻燃性能进行研究。结果表明,当BPOAM质量分数为14%时,其残炭量达到21.8%,LOI值增加了4.8%,火灾性能指数提高了55%,热释放速率峰值和总热释放量分别降低了28.53%和41.35%。

本征阻燃有机纤维的分类及研究进展

阻燃纤维大都添加了阻燃剂,燃烧时会产生有毒烟气,对环境和生态造成危害。因此,不需添加阻燃剂就表现出优异阻燃性能的本征阻燃有机纤维,成为未来阻燃纤维发展的方向。根据纤维结构的不同对本征阻燃有机纤维进行了分类,主要分为三维交联型、线形芳香型和新型本征阻燃纤维,如海藻酸盐类纤维、本征阻燃聚酯纤维均属于新型本征阻燃纤维。重点介绍了三维交联型酚醛纤维和蜜胺纤维制备方法和研究现状,分析了本征阻燃有机纤维目前存在的生产条件苛刻、价格高、生产效率低、难以大规模应用等问题,并结合本征阻燃有机纤维研究现状,指出了未来应重点开发的本征阻燃有机纤维类型。

本征阻燃聚氨酯泡沫的制备及应用

聚氨酯泡沫是20世纪以来最重要且用量最大的合成聚合物之一,因其密度低、比强度高及隔热性能突出等优势,在航空航天吸音降噪、铁路固化道床和建筑隔热保温等领域得到广泛运用。然而,高度易燃性严重威胁人民生命财产安全,制约其进一步发展。虽通过添加型阻燃剂引入或表面阻燃涂覆处理可简便高效地提升聚氨酯泡沫的阻燃性能,但这两种阻燃方式不可避免地引发阻燃剂迁移与析出,导致阻燃性能失效,并对其内在性能造成不可忽视的损害。相较之下,以共聚合的方式将反应型阻燃剂分子引入聚合物链段以赋予聚氨酯泡沫本征阻燃性能,可有效解决阻燃剂迁移析出等问题,对基材自身的性能影响也较小,更被工业界青睐,在未来工程领域具有更广阔的应用前景。本文从单体分子阻燃改性设计角度出发,综述近10年制备本征阻燃聚氨酯泡沫的各种方法,包括多元醇改性、异氰酸酯改性、助剂改性以及其他改性等,剖析目前仍需克服的挑战,并对未来的应用发展方向进行展望。

腰果酚基阻燃高分子材料研究进展

随着全球环保意识的提高和国家碳达峰战略的提出,利用可再生生物基资源制备阻燃高分子材料受到广泛关注。腰果酚来源广泛、价格低廉,具有多个高活性反应基团,有望用于商业化制备阻燃高分子材料。本文综述了用于改性聚氯乙烯、不饱和聚酯和环氧树脂的腰果酚基阻燃添加剂的制备方法,同时对比分析了其性能。总结归纳了阻燃腰果酚基环氧树脂、阻燃腰果酚基苯并噁嗪、阻燃腰果酚基紫外光固化涂层、阻燃腰果酚基聚氨酯泡沫和阻燃腰果酚基酚醛泡沫的最新研究进展。指出制备综合性能优异的多功能阻燃腰果酚基高分子材料是未来研究的重点方向。

阻燃改性环氧树脂的抗紫外老化研究

以阻燃改性环氧树脂为研究对象,添加不同配比的光稳定剂Tinuvin 770和抗氧剂Irganox 1010,研究紫外老化对材料性能的影响。对紫外老化前后材料的化学结构、表面形貌、力学性能、阻燃性能和热性能等进行测试分析,研究表明紫外线会破坏阻燃剂的结构,使得环氧树脂发生降解和氧化。两种助剂的加入使紫外老化后试样的力学性能保留率和阻燃性能得到提升,其中,只添加抗氧剂Irganox 1010的试样在老化28 d后性能表现最优异,拉伸、弯曲强度保留率从未添加助剂试样的80.37%、81.61%分别提升到100.10%、92.50%,极限氧指数(Limiting oxygen index, LOI)由34.4%提升到37.5%,老化后的试样也表现出更好的热稳定性。结果表明,添加抗氧剂Irganox 1010对提升阻燃改性环氧树脂的抗紫外老化效果最佳。

本征阻燃生物基环氧树脂研究进展

目前绝大部分环氧树脂尤其是双酚A二缩水甘油醚型环氧单体依赖于石油资源.由于温室气体的限制排放,采用生物基环氧树脂来替代石油基环氧树脂的发展受到越来越多的关注.然而,与石油基环氧树脂类似,生物基环氧树脂同样面临易燃、火焰蔓延快等缺点,极大地限制了其应用.因此,开发本征阻燃生物基环氧树脂十分重要.本文主要探讨了由可再生资源制备本征阻燃生物基环氧树脂的最新进展和未来前景.重点介绍了由生物基环氧单体或生物基固化剂制备的部分生物基环氧树脂的力学性能、热稳定性和阻燃性能,此外,还介绍了本征阻燃全生物基环氧树脂.最后对本征阻燃生物基环氧树脂未来发展的机遇和挑战做了简要的展望.

碳基纳米材料在聚合物阻燃中的研究进展

碳基纳米材料制备工艺简单、无烟无毒、绿色环保,并且纳米粒子具有表面效应、小尺寸效应等特点,可使复合材料拥有优异的阻燃性能及良好的力学性能,这使其成为当前阻燃材料的研究热点。碳基纳米材料大多可以在自然界中取用,有着环保、价格低廉的独特优势,且碳基纳米材料可以在燃烧时依靠自身形成连续致密炭层,阻隔烟气释放,减少热量传递,被广泛应用于阻燃领域。其中二维碳基纳米材料石墨烯可以在基体材料燃烧过程中迅速碳化,阻燃效果最为明显,在阻燃领域的应用也最为普遍。以二维纳米碳材料石墨烯为主,对近年来碳基纳米材料在阻燃方面的特点及研究现状和发展趋势进行分析综述,可为新型碳纳米阻燃材料的研发提供一定的参考。

生物基本征型阻燃环氧树脂的制备及其性能研究

以香草酸、间二苯酚和表氯醇为原料,采用简单两步法合成了环氧单体1,3,3’-三环氧乙烷-2’-甲氧基-二苯甲酮(DEBP),并进一步和4,4-二氨基二苯砜(DDS)加热混合固化制得对应的环氧树脂DEBP/DDS,与常用的双酚A型环氧树脂(DGEBA)的DDS固化进行对比。研究结果表明:DEBP单体具有比DGEBA单体更高的固化活性。DEBP/DDS环氧树脂的玻璃化转变温度为183℃,也高于DGEBA/DDS树脂。DEBP/DDS环氧树脂机械性能更为优越,弯曲模量和弯曲强度分别为2437.8和98.6 MPa,拉伸模量和拉伸强度分别为2523.4和71.1 MPa,均高于DGEBA/DDS环氧树脂。DEBP/DDS环氧树脂表现出更好的阻燃性能,在800℃的残炭量达到了35%,极限氧指数(LOI)达到34%,垂直燃烧等级为UL-94 V-0,总释放热仅为17.8 kJ/g。在不引进任何阻燃元素的情况下,由生物基原料合成了有很大潜力的本征型阻燃环氧树脂。

含磷阻燃水性聚氨酯乳液的制备及其性能

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和顺丁烯二酸酐(MAH)为原料合成含磷单体DOPOMA,将其与二元酸、二元醇进行缩聚反应,得到侧链含磷的端羟基饱和聚酯二元醇,再将其与甲苯二异氰酸酯(TDI)反应、二羟甲基丁酸和一缩二乙二醇扩链、三乙胺中和得到含磷阻燃水性聚氨酯。采用红外光谱、热重、极限氧指数(LOI)、扫描电子显微镜(SEM)对含磷高聚物的结构、热稳定性、成炭能力进行了分析。结果表明,随着P含量的增加,LOI和残炭率逐渐增大。当P含量达到2.5%时,LOI为34,残炭率为36.3%;SEM显示,含磷水性聚氨酯的炭化层形貌呈现出均匀致密的炭层,有利于聚合物的阻燃。

DOPO和含磷固化剂协同阻燃EP性能

选用二氯化磷酸苯酯和乙二胺制备了含磷二胺固化剂(BOPA),采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物(DOPO)与环氧树脂(EP)反应制备了DOPO改性EP,使用傅立叶变换红外光谱(FTIR)表征了单体的结构,并跟踪了BOPA与DOPO改性EP(DOPO-E51)的反应,表明在80℃固化2 h可以完成EP的固化。BOPA和DOPO-E51改性EP固化物的极限氧指数达到29.5%,通过垂直燃烧UL 94 V-0级。热重分析表明,采用DOPO和BOPA阻燃后,EP固化物的初始分解温度下降,残炭率提高;FTIR和扫描电子显微镜分析残炭表明,使用DOPO和BOPA后,残炭中生存更多P=O和P—O—C的结构,从而形成更致密的残炭,提高了阻燃性能。

含膦固化剂的制备及其阻燃环氧树脂的性能

选用乙基膦酰二氯和乙二胺制备了乙基含膦二胺固化剂(EDE),采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)表征了EDE的结构,并跟踪了9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10氧化物(DOPO)改性环氧树脂(DOPO-EP)与EDE的固化反应过程,制备了EDE固化的DOPO改性环氧树脂(EDE-DOPO-EP)。分析比较了纯环氧树脂、DOPO-EP和EDE-DOPO-EP固化物的阻燃性能、透明性、力学性能和热稳定性能,采用FTIR和扫描电子显微镜(SEM)对残炭的结构和形貌进行分析。结果表明,在80℃固化2 h可以完成EDE-DOPO-EP的固化;当EDE的用量为23.04份(磷质量分数为3.07%)时,EDE-DOPO-EP极限氧指数达到30.5%,垂直燃烧阻燃等级达到UL 94 V-0级;EDE-DOPOEP具有良好的透明性,在波长200~800 nm内保持了纯环氧树脂固化物透光率的80%~90%;与纯环氧树脂固化物相比,EDE-DOPO-EP的力学性能下降幅度相对较小,初始分解温度虽下降明显,但600℃和800℃的残炭率分别从2.1%和0.9%提高到23.4%和12.0%;FTIR和SEM对残炭的分析表明,EDE-DOPO-EP残炭中形成了更多的P—O—C和P=O的结构,形成了更致密的炭层,从而提高了阻燃性能。

阻燃纤维在汽车内饰材料中的应用现状

探讨阻燃纤维在汽车内饰材料方面的应用及发展情况。阐述了汽车内饰采用阻燃纤维材料的重要性,介绍了阻燃纤维的阻燃机理和阻燃纤维种类,就阻燃纤维在汽车内饰方面的应用研究进行了综述。认为:依靠化学技术、高分子技术和纺织技术多学科共同支持,开发阻燃性能好、价格合理,具有功能复合化、绿色化和高技术化的汽车内饰阻燃材料是未来的研发方向。

阻燃高分子材料的研究进展及其在工程领域的应用

综述了阻燃高分子材料的制备方法以及在建筑、汽车等工程领域中的应用。本征型阻燃高分子材料通常采用分子设计的方法制备,以小分子单体为结构单元直接引入到聚合物主链或侧链中;添加型阻燃高分子材料利用阻燃剂与聚合物母料共混,从而赋予高分子材料优异的阻燃特性;在众多阻燃剂中,复合型阻燃剂各组分之间的协同作用使其具有优异的阻燃性能,所制高分子材料的阻燃性能也得到有效改善。通过对高分子材料改性,可制备出难燃或不燃的高分子材料,从而实现在建筑、汽车等领域中的应用。

阻燃材料在军事纺织品中的应用

简述了现有的阻燃纤维改性方式及相应阻燃机理,综述了阻燃材料在军事纺织品中的应用,重点介绍了阻燃材料在军用服装、防弹服、防弹头盔及其他军用防护装备方面的应用,指出军用纺织品领域对阻燃材料存在巨大需求以及高性能阻燃材料的未来研究发展方向。

苯基膦酸改性环氧树脂固化物的制备及其阻燃性能

以苯基膦酸(PPA)和双酚A型环氧树脂(EP)为原料,在无溶剂条件下反应制备了一种含磷的环氧树脂(EP-PPA),并采用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振(氢谱、碳谱和磷谱)分析了EP-PPA的结构。依据EP-PPA的环氧值添加预定质量的固化剂4,4'-二氨基二苯甲烷(DDM),采用传统固化方法制备了阻燃性能良好的EP-PPA固化物。采用极限氧指数(LOI)、水平垂直燃烧(UL-94)和锥形量热(Cone)试验分析了阻燃EP-PPA固化物的阻燃性能,并利用热失重技术分析了EP-PPA固化物的热降解过程。研究结果表明,当阻燃剂PPA质量分数为10.6%时,阻燃EP-PPA固化物的LOI与纯EP固化物相比提高了30.5%,能通过UL 94 V-0级,热释放速率峰值(PHRR)、热释放量(THR)以及总烟量(TSP)分别降低了60.3%、22.8%和14.5%,火灾增长指数(FIG)降低了67.0%,火灾性能指数(FPI)提高了62.5%。

生物基无卤阻燃环氧树脂的研究进展

随着全球能源危机和环境污染日益严重,利用生物质原料设计合成生物基阻燃剂和环氧单体,将其对环氧树脂进行阻燃改性已受到广泛关注。本文综述了基于生物质的添加型、反应型和本征型阻燃环氧树脂的研究进展,详细介绍了生物基阻燃剂与阻燃环氧单体的合成,分析了三种阻燃方式下阻燃环氧树脂的性能及其阻燃机理,进一步对生物基阻燃环氧树脂的发展趋势进行了展望。

糠胺呋喃基自阻燃环氧树脂的绿色制造技术研究

以糠胺、环氧氯丙烷、四丁基溴化胺为原料,合成了本征阻燃的糠胺环氧树脂,通过环氧值及可水解氯含量测试研究了原料配比及工艺过程对产品的影响。结果表明,糠胺与环氧氯丙烷(ECH)物质的量比为1︰5,NaOH与ECH物质的量比为1∶1时得到的糠胺环氧树脂的环氧当量为122g/eq,可水解氯质量分数为0.14%,挥发分质量分数为0.190%,通过液相色谱/质谱分析产物的组成结构明确。将该产物与4,4′-二氨基二苯砜固化后,对聚合物进行红外光谱分析、热重分析及燃烧测试。结果表明,产物的初始分解温度为293℃,具有较好的热稳定性、良好的耐热性能以及阻燃性能。该环氧树脂制备无需溶剂,工艺过程绿色环保,其原料可由玉米芯等生物质转化或分离得到,具有良好的应用价值。