沥青路面矿物纤维复合阻燃材料及其热重行为研究

为了确定沥青路面矿物纤维复合阻燃材料（M—FR）中MiberⅢ纤维和复合阻燃剂合适的复配比例，采用极限氧指数法，对比研究MiberⅢ型矿物纤维的阻燃特性，分析其掺量对沥青胶浆极限氧指数（LOI）的影响规律；并研究阻燃剂掺量对沥青LOI和针入度、软化点、延度的影响；进而采用正交试验确定Miberm纤维和阻燃剂合适的复配比例。结果表明：沥青胶浆的LOI随MiberⅢ纤维掺量增加呈“S形”增长趋势，且其掺量宜在10％-15％之间；沥青胶浆的LOI随阻燃剂掺量增加呈线性增长趋势，且阻燃剂对沥青3大指标影响均比较显著，其掺量宜小于8％；在两者适宜的掺量范围内，MiberⅢ型矿物纤维复合阻燃材料（M—FR）中两者合适的复配掺量为15％和6％。此外，利用热重、差示扫描量热试验（TG—DSC）分析了掺矿物纤维复合阻燃材料后沥青胶浆的热重行为。

APP-MCA-CFA三元复配阻燃体系改性环氧树脂基玻璃纤维复合材料及性能研究

首次以聚磷酸铵(APP)为酸源和主阻燃剂,以高氮含量的三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为气源,以大分子型三嗪成炭剂(CFA)为炭源,组成APP-MCA-CFA三元复配阻燃剂体系。将其用于环氧树脂体系的阻燃改性,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧等级、锥形量热、扫描电镜(SEM)、热失重分析(TG)和动态力学分析(DMA)等实验分析了它们之间的协同效应。结果表明:与单独使用APP阻燃剂相比,三元复配阻燃剂体系(20%APP-5%MCA-5%CFA,均为质量分数)表现出显著的协同阻燃效应,LOI值提升至62.0%,热释放速率峰值(PHRR)降低至401kW/m^(2),总热释放量(THR)下降至37.3MW/m^(2)。成炭分析结果表明,APP-MCA-CFA三元复配阻燃剂体系的引入使环氧树脂在高温下形成孔洞直径约5μm的形貌均一且规整的微米级膨胀炭层。DMA实验表明MCA和CFA可以通过粒子表面的胺基参与环氧固化反应,提高环氧固化交联密度,在一定程度抵消APP阻燃剂粉体加入导致的环氧机械性能下降。APP-MCA-CFA三元复配阻燃体系可用于环氧树脂基玻璃纤维复合材料的阻燃改性,垂直燃烧等级提升至UL-94 V0级,LOI值提升至66.3%。该研究为开发综合性能优异的阻燃环氧树脂基复合体系提供了一种简单易行的途径。

自修复与阻燃功能一体化玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及性能

纤维增强环氧树脂基复合材料(FREPC)在实际应用中常因裂纹失效和燃烧破坏而受到限制。文中将自制的DA加合物(DOPO-FU-BMI)与糠胺(FA)配合,引入到环氧树脂DGEBA中,通过热压成型工艺制备了兼具自修复和阻燃双重功能的玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料。结果表明,DA加合物在复合材料中实现了均匀分布,提升了材料的热稳定性和玻璃化转变温度;复合材料通过动态可逆化学键的可逆Diels-Alder(DA)反应实现了裂纹的修复,当DA加合物质量分数为20%时,经2次“冲击-修复”循环后复合材料的强度保留率仍高达92.5%;同时,复合材料发挥了玄武岩纤维的阻燃特性优势,引入DA加合物后使其阻燃性能进一步增强,极限氧指数最高可达44.5%,较未改性复合材料提升25.4%。

阻燃微胶囊改性玻璃纤维增强聚合物基复合材料阻燃性能与冲击性能研究

为了提高玻璃纤维增强聚合物基复合材料(GFRP)的阻燃性能,采用由微流控技术制备的FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊改性环氧树脂基GFRP。采用垂直燃烧试验、锥形量热试验和落锤试验,研究阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA对GFRP阻燃性能、燃烧性能和抗冲击性能的影响。试验结果表明:阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA能明显提高GFRP的阻燃性能,相比FR-PN阻燃剂,添加阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP表现出更好的燃烧行为,当添加量为10wt%时,阻燃效果最佳;阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的加入能有效降低阻燃剂对GFRP抗冲击性能的负面影响,添加了10wt%阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP抗冲击性能最佳。

耐高温阻燃环氧树脂碳纤维复合材料性能研究

本文针对耐高温阻燃环氧树脂碳纤维复合材料的力学性能、耐湿热性能、阻燃性能、防火性能进行研究,结果表明,耐高温阻燃复合材料具有良好的力学性能和阻燃性能。其中耐高温阻燃复合材料的阻燃等级为V-0级别,240 s内最大烟密度Dm为5.17,极限氧指数为39.5%,并通过烟毒性及防火试验,基本满足适航相关法规。通过上述性能研究,为阻燃结构功能一体化环氧树脂基复合材料在先进航空飞行器及发动机上的实际应用提供支撑。

菌丝体-杨木颗粒多孔复合材料的制备及保温阻燃性能研究

石油基高分子多孔材料的大量使用导致了严重的塑料污染(“白色污染”)。在这项工作中,采用了一种绿色可持续的合成策略,通过在杨木颗粒上接种培养真菌菌丝体,使其生长贯穿整个颗粒,最终制备出了一种菌丝体-杨木颗粒多孔复合材料。结果表明,多孔复合材料具有较低的密度(0.165 g·cm^(-3))、较高的孔隙率(82.7%)和疏水性(接触角:131.8°),并展示出优异的力学性能(压缩强度2.39 MPa;杨氏模量9.79 MPa)。另外,多孔复合材料还具有较低的导热系数(0.066 W/mK)和优异的阻燃性能(氧指数为28.4%)。这项研究工作展示了一种简捷和清洁环保的菌丝体-杨木颗粒多孔复合材料制备方法,对农林生物质高值化利用具有重要的参考价值。

聚苯乙烯基乙二醇/聚磷酸铵阻燃复合材料的制备及性能研究

阐述了复合材料的制备工艺,包括实验材料的准备、确定材料混合比例和操作条件,以及添加剂的选择和添加量控制。分析了复合材料的燃烧性能,包括燃烧特性和热解产物的生成情况,同时进行了力学性能的分析,包括强度性能、刚度性能、韧性性能,以及疲劳性能的分析。探讨了复合材料的优缺点,并提出可能的改进方向,为该复合材料在实际应用中的推广提供了科学的依据。

苯并噁嗪与木质素磺酸钠协同阻燃聚酯复合材料的性能分析

为提高聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的阻燃性能,以苯并噁嗪(BOZ)和木质素磺酸钠(SLS)为改性材料,制备了以PET为基体的聚酯复合材料。采用扫描电镜观察聚酯复合材料的表面形貌,通过热失重分析、差示扫描量热分析、极限氧指数(LOI)测试和垂直燃烧实验(UL-94)表征聚酯复合材料的热性能和阻燃性能,利用能量色散X射线光谱仪分析残炭情况,并使用电子万能试验机测试力学性能。结果表明:BOZ和SLS在PET基体中没有出现明显的团聚现象;当BOZ和SLS的质量比为1∶0.5、总添加量(质量分数)为10%时,聚酯复合材料的结晶度、熔融温度和残炭量相比纯PET均有所提高;聚酯复合材料的LOI值提高到了26.4%,UL-94等级达到了V-1等级,燃烧时的熔体滴落被有效抑制;残炭分析结果表明,聚酯复合材料的阻燃遵循凝聚相阻燃机理;聚酯复合材料的拉伸强度和断裂伸长率相比纯PET有所下降,但聚酯复合材料的杨氏模量相比纯PET有所提高。该研究可为聚酯复合材料的阻燃研究提供参考。

环保型复配阻燃剂在木塑复合材料中的应用进展

木塑复合材料(WPC)兼具木材的生态性和塑料的可加工性,是一类生态环保材料。基于当前WPC易燃且燃烧后产生有害气体,从而造成了对人体健康的危害和对环境的污染等问题,围绕进一步提升WPC的阻燃效率和满足环保条件进行了讨论,着重介绍了WPC的燃烧特性,综述了碳系、金属系、矿质系、磷系、硼系环保型阻燃剂与其他元素阻燃剂进行复配协同提升WPC阻燃抑烟的研究进展,对比单一阻燃剂,环保型复配阻燃剂在阻燃和环保方面具有优越性。同时,还对环保型WPC阻燃剂的未来发展趋势提出了展望和建议。

功能型植物纤维增强聚乳酸复合材料研究进展

天然植物纤维增强聚乳酸复合材料具有天然环保、可生物降解、力学性能较好等特点,已经成为极具发展潜力的“绿色材料”。功能型植物纤维增强聚乳酸复合材料的研发对于提升复合材料附加值、拓宽应用领域具有重要意义。因此,综述了植物纤维增强聚乳酸复合材料在阻燃、耐候、隔音、保温隔热、抗菌、色彩以及抗静电等领域的研究现状和进展,分析了阻燃剂、抗老化剂、保温剂、抗菌剂、颜料以及导电填物等功能型助剂选择、内在功能性机理解析、产业化技术研发以及产品功能多样性等方面存在的问题,并展望了该领域的发展趋势,以期为进一步推动功能型植物纤维增强聚乳酸复合材料的研发提供科学依据。

基于光谱学分析的硬质聚氨酯泡沫/钢渣/次磷酸铝复合材料阻燃机理研究

硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的优异性能使其在各领域被广泛应用,但本身的易燃性为其在应用过程中埋下了巨大的安全隐患。钢渣(SS)作为提炼铁精矿后排放的固体废弃物,因其综合利用效率低下而造成一系列环境污染问题。为提高RPUF火灾安全性和钢渣的附加值,将SS和次磷酸铝(AHP)引入到RPUF中,采用一步全水发泡法,制备一系列阻燃RPUF(FR-RPUF)复合材料。利用射线荧光光谱分析(XRF)探究了SS的化学成分,并系统研究了SS/AHP对FR-RPUF复合材料的微观形貌、热稳定性、阻燃性能以及气相产物的影响。XRF测试表明:钢渣的化学成分主要是CaO、SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)、SO_(3)、MgO,以上金属氧化物能够作为协效剂促进聚合物成炭,并覆盖在材料表面阻隔燃烧热,在凝聚相达到阻燃目的。扫描电镜(SEM)测试表明:SS/AHP与RPUF基体的相容性较差导致FR-RPUF的泡孔出现不同程度的破损。阻燃测试表明:RPUF-1、RPUF-4、RPUF-5的极限氧指数分别为24.2 vol%、23.4 vol%、19.7 vol%,说明SS和AHP存在一定的协效阻燃作用,且RPUF/SS/AHP复合材料全部通过UL-94 V-0级别,满足外墙保温材料使用要求。热重-红外分析(TG-FTIR)测试表明:SS/AHP并未改变RPUF的降解过程,气相产物主要为碳氢化合物、羰基化合物、氨基甲酸酯、CO_(2)、异氰酸酯化合物、芳香族化合物、氰化氢、羰基化合物和酯类。对典型挥发性产物进一步分析发现,AHP和SS的加入促进RPUF基体早期降解。拉曼测试表明:当SS/AHP加入到RPUF后,RPUF-4的D峰与G峰的峰面积比(I_(D)/I_(G))值最小,表明SS/AHP的加入提高了FR-RPUF复合材料炭渣的致密性、石墨化程度。结合上述分析提出阻燃机理:首先AHP吸热分解,降低了火焰周围的温度,其分解的PO·自由基捕获游离的HO·抑制连锁反应,分解产生的焦磷酸铝与炭渣覆盖在基体表面,抑制了火焰和可燃气体的扩散。AHP分解产生的PH3遇氧气生成酸性物质(磷酸和聚磷酸),促进了RPUF脱水成炭,并且钢渣中的矿物成分会与磷酸或聚磷酸反应,形成致密炭层,与AHP共同发挥协效阻燃作用。研究为SS和AHP复配阻燃硬质聚氨酯泡沫材料提供理论依据和实验基础。

阻燃聚氨酯纳米复合材料的研究进展

聚氨酯(PU)具有优异的力学性能,在皮革、功能材料和医疗等领域被广泛应用。但PU易燃烧,因此在PU中引入具有阻燃功能的纳米材料,对提高PU材料防火安全性具有重要意义。文章首先概括性地总结了纳米材料相比传统阻燃剂的优势,再根据引入纳米材料的类型(如碳纳米管、金属有机框架、MXene等),综述了阻燃PU纳米复合材料的制备及阻燃机理的研究进展,概述了阻燃PU纳米复合材料在皮革和功能材料方面的应用,并对其未来发展方向做出展望。

Ti_(3)C_(2)T_(x)和TiO_(2)(R)对LDPE复合材料阻燃性的影响及机理

本文探讨了采用刻蚀法制备的碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))和商用锐钛矿型二氧化钛[TiO_(2)(R)]作为阻燃添加剂对线型低密度聚乙烯(LDPE)阻燃性的影响及机理。结果表明,Ti_(3)C_(2)T_(x)的添加使LDPE的热释放速率峰值(PHRR)降低了29.8%,烟释放速率(SPR)降低了34.2%,而TiO_(2)(R)虽然也提高了热稳定性,但其降低效果不如Ti_(3)C_(2)T_(x)显著。极限氧指数(LOI)测试结果表明,Ti_(3)C_(2)T_(x)添加的LDPE的LOI提高了5%,达到18.7%,而添加质量分数8%TiO_(2)(R)的LDPE的LOI最高达到了19.7%。锥形量热测试进一步证实了Ti_(3)C_(2)T_(x)在阻燃方面的优越性,其添加使得LDPE的热释放总量(THR)降低了7.5%。相比之下,TiO_(2)(R)虽然提高了LDPE的热稳定性,但其对降低热释放速率和烟释放速率的效果不如Ti_(3)C_(2)T_(x)显著。热重-傅里叶红外光谱联用仪(TG-FTIR)的结果表明,Ti_(3)C_(2)T_(x)和TiO_(2)(R)均未改变LDPE的热分解路径,但在凝聚相中,Ti_(3)C_(2)T_(x)通过形成残炭层更有效地阻碍了燃烧过程。扫描电子显微镜(SEM)和元素分析(EDS)显示Ti_(3)C_(2)T_(x)在燃烧后部分维持了其片层结构,表明其在催化成炭和物理屏障方面的双重作用。本研究突出了Ti_(3)C_(2)T_(x)作为新型阻燃剂在提高LDPE阻燃性方面的潜力,并为开发新型高效阻燃聚合物材料提供了科学依据。

玻璃纤维/环氧树脂复合材料燃烧特性研究

采用锥形量热仪、垂直水平燃烧试验仪、极限氧指数测试仪等手段研究玻璃纤维/环氧树脂复合材料在不同火灾环境下的燃烧特性。结果表明:随热辐射强度的增加,实验样品的平均点燃时间逐渐缩短,热释放速率和热释放速率峰值均增大,峰值出现时间提前,燃烧后残余率降低。由于玻璃纤维的抑制作用,复合材料总体质量损失幅度较小。实验样品在水平燃烧试验中未能点燃,在垂直燃烧试验中,平均烧焦长度48.3mm,移去火源后的平均焰燃时间为11.8s。氧指数试验显示,温度升高200℃后,其值降为室温氧指数的74.9%,表明在高温环境下复合材料更易被点燃。玻璃纤维的存在能够抑制环氧树脂的热解和燃烧。

硬质聚氨酯泡沫/EG/MPP复合材料的制备及阻燃性能

将三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)与可膨胀石墨(EG)进行复配,并采用一步法全水发泡法制备了硬质聚氨酯泡沫/可膨胀石墨/三聚氰胺聚磷酸盐(RPUF/EG/MPP)复合材料。在此基础上,采用热重分析(TG)、阻燃测试、微型量热(MCC)、扫描电镜(SEM)系统研究RPUF/EG/MPP复合材料的热稳定性、阻燃性、燃烧特性和炭渣微观形貌。研究表明,EG和MPP的加入可以明显提高RPUF/EG/MPP复合材料的热稳定性,40.6份MPP和20.3份EG的加入使得RPUF-2在800℃时,残炭率高达31.7%。阻燃测试表明,MPP和EG之间存在协效阻燃作用,其最大极限氧指数可达29.9%。微型量热测试表明,MPP和EG的加入可以有效降低RPUF复合材料燃烧过程中的热释放,提升其火灾安全性能。

复合阻燃硬质聚氨酯保温材料的制备及其在工程中的应用

随着城镇化进程日益加快,建筑工程行业得到迅速发展,同时建筑资源消耗量日益增加。现阶段,建筑领域能耗占据总能耗的66%以上。在推动能源可持续化发展过程中,建筑领域积极推动节能、环保理念成为重点发展方向,环保工程材料的制备和应用深受关注。复合阻燃硬质聚氨酯保温材料是一种新型的工程材料,具有良好的保温性能和阻燃性能。本文以复合阻燃硬质聚氨酯保温材料为基础,从生产工艺、材料选取、工艺流程、结构优化等方面阐述其制备方法,并分析其在工程领域的具体应用,旨在为工程建设实现绿色节能环保目标提供更多参考。

火情预警策略与木质复合材料阻燃防火研究进展

木质复合材料广泛应用于建筑、装饰、家具、交通等领域,其防火安全广受关注。本文从木质复合材料燃烧特征出发,综述了近10年来木质复合材料的两种防火策略,即火情预警(主动预警)和阻燃处理(被动防御)。木质复合材料本身不具有“智能”特性,其火情预警功能是通过在其表面引入对温度产生响应的功能材料,如热致响应半导体材料、热致变色材料、形状记忆材料等,并将温度信号转化为可接收的信号(电信号、颜色、形变等)传递给外界,实现对火灾的及时预警。而木质复合材料阻燃处理的关键在于限制燃烧过程中固相内部以及气固相之间的热传导和物质传递。此外,进一步概述了金属系(镁/铝氧化物、镁/铝层状双氢氧化物)、硼系、磷氮系、生物基阻燃体系等在胶合板、刨花板和纤维板中阻燃抑烟性能的研究进展,阐明了阻燃体系的构筑机制及协同阻燃机理,并且讨论了其对胶黏剂固化过程和材料力学性能的影响规律。最后指出采用早期预警、中后期阻燃的方式,可显著提升木质复合材料的阻燃防火性能。

MXene基阻燃环氧复合材料的制备及性能

为提升环氧(EP)树脂的阻燃性,首先采用三聚氰胺-甲醛预聚体(MF)原位功能化MXene纳米片制备了纳米阻燃填料(MF@MXene),随后将MF@MXene加入到EP树脂中,以4,4’-二氨基二苯基甲烷为固化剂,进一步研制了MXene基阻燃环氧复合材料。使用傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和能谱分析等手段分别表征了MXene和MF@MXene的化学结构、微观形貌和元素含量。采用拉伸试验机和锥形量热测试仪分别测试了复合材料的力学性能和阻燃性能。结果表明,MF@MXene可以显著改善MXene在环氧树脂中的分散性并提升EP复合材料的力学性能和阻燃性能。当MF@MXene的添加质量分数为2.0%时,EP复合材料的拉伸强度高达82.5 MPa,相比纯EP提升了20.2%;其热释放率峰值、总热释放量、烟雾释放率峰值和总烟雾释放量分别下降了36.99%,10.31%,25.81%,3.97%,展现出优异的力学和阻燃性能。

石墨烯-聚苯乙烯复合材料的制备及阻燃性能研究

采用溶液共混法制备了石墨烯-聚苯乙烯复合材料,通过XRD、SEM、FT-IR、力学性能测试、热失重分析、导热系数及THR分析等手段,研究了复合材料中氧化石墨烯(GO)的质量分数对复合材料物相结构、微观形貌、力学性能、热性能和阻燃性能的影响。结果表明,聚苯乙烯吸附在GO表面,GO与聚苯乙烯复合后增大了表面粗糙度,复合后没有改变聚合物的链结构。适量GO的掺杂改善了石墨烯-聚苯乙烯复合材料的力学性能,PG-6%的复合材料的拉伸强度、断裂延伸率、弹性模量均达到最大值,分别为38.8 MPa、10.37%和1505 MPa,相比纯PS分别提高了26.38%、8.06%和31.90%。复合材料的导热系数和热扩散系数均随GO占比的增大而先增大后降低,PG-6%复合材料的导热系数和热扩散系数达到最大值,分别为0.170 W/(m·K)和0.171 mm^(2)/s。适量GO的添加改善了复合材料的阻燃性能,使点燃难度增加,放热率降低,PG-6%的复合材料的阻燃性能最优,FPI最高为0.386。

反应型阻燃剂ODOPOM阻燃硅烷交联POE复合材料的研究

合成反应型阻燃剂9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-羟甲基-10-氧化物(ODOPOM),用傅里叶变换红外光谱仪和氢、碳、磷核磁共振光谱表征其化学结构。将ODOPOM与硅烷接枝乙烯-辛烯共聚物(POE)共混后经过温水浸泡制备反应型阻燃硅烷交联POE复合材料。研究并讨论了ODOPOM用量对硅烷交联POE的阻燃性能、耐水性能、力学性能、热稳定性能等的影响,并讨论其阻燃机理。