新型磷-氮复合阻燃剂的制备及其在TPU中的应用

以依替膦酸为磷源(EA),对苯二胺(PPD)为氮源,通过简单的一步法反应合成磷-氮有机盐阻燃剂EP,并且通过核磁共振氢谱(NMR)和红外光谱分析(FTIR)测试对其结构进行了表征。通过熔融共混法将EP与TPU混合制备阻燃改性TPU,并对制得的磷-氮有机磷酸盐阻燃剂改性TPU的热稳定性、阻燃性能和力学性能进行了研究。结果表明,添加EP对TPU的热稳定性影响较小,阻燃性明显提升;添加3%(质量分数,下同)的EP时,所得到的阻燃改性TPU(TPU-3%EP)的极限氧指数(LOI)达到28.40%,可以通过UL 94阻燃V-0评级,且残炭率(CY)比纯TPU提高1倍多;与纯TPU相比,TPU-3%EP的总热释放量(THR)和峰值热释放速率(PHRR)分别降低22.12%和61.85%,材料的有效燃烧热(AEHC)也有所降低;EP主要通过在凝聚相催化成炭隔绝热氧交换来提升TPU的阻燃性能;其次在气相中发挥自由基淬灭效应也起到一定的阻燃效果。

含硅改性磷-氮阻燃剂和双季戊四醇协同阻燃聚乙烯的制备及性能

以正硅酸四乙酯(TEOS)和乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)对聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺尿酸盐(MCA)进行改性,制备了Si-MAPP和Si-MMCA,解决了APP和MCA疏水性差的问题。将Si-MAPP和Si-MMCA与双季戊四醇(DPER)复配得到一种新的膨胀型阻燃剂(IFR)并用于LDPE阻燃。利用红外光谱、扫描电子显微镜和热重分析证明了APP和MCA成功被TEOS和A-151涂层修饰。采用万能材料试验机、极限氧指数仪、UL-94垂直燃烧试验和锥形量热试验测试了LDPE复合材料的阻燃性能。研究结果表明,经TEOS和A-151涂层修饰后,Si-MAPP和Si-MMCA疏水性能优异,与LDPE相容性好。加入含Si-MAPP/DPER/Si-MMCA的IFR大幅提高了LDPE复合材料的阻燃性。当加入质量分数43.75%的Si-MAPP/DPER/Si-MMCA后,复合材料极限氧指数为30.3%并达到V-0级别,拉伸强度达12.92 MPa,比同比例无Si-MMCA的LDPE/IFR高出了3.79%,比质量分数为41.6%无Si-MAPP的LDPE/IFR高出了6.81%。烟密度试验表明,Si-MAPP和Si-MMCA的加入有效提高了LDPE复合材料的残炭量和热稳定性,并使烟气排放明显改善。

新型有机磷-氮协同阻燃剂的合成与应用

以三聚氰胺钠盐和苯基磷酰二氯为原料,合成了新型有机磷-氮阻燃剂苯基磷酰二三聚氰胺(PPBM)。最佳合成工艺为:氮气保护下,三聚氰胺钠盐和苯基磷酰二氯的物质的量比为2.1∶1,三聚氰胺钠盐溶解于四氯化碳后,苯基磷酰二氯缓慢滴入,75℃下反应6 h后加蒸馏水反应1 h,抽滤,蒸馏水洗涤,干燥,收率为92.4%。傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱的表征结果显示合成产物与目标化合物PPBM结构一致,热重-差热分析结果表明,PPBM具有良好的热稳定性和较高的残炭率。将PPBM应用于886A不饱和聚酯树脂中,垂直燃烧测试、极限氧指数测定的结果表明,PPBM具有较好的膨胀成炭性和优良的阻燃效果。通过燃烧后残炭的扫描电子显微镜表征分析了PPBM的阻燃机理,同时也进一步证明了PPBM具有良好的磷-氮协同增效阻燃性能。

磷-氮协同阻燃抗熔滴涤棉织物的制备与性能

采用丙烯酰胺、甲基膦酸(5-乙基-2-甲基-氧代-1,3,2-二氧磷杂环己-5-基)甲基甲基酯和N-苯基马来酰亚胺构建了新型磷-氮协同阻燃体系,并用于涤棉织物阻燃整理。结果表明:与原涤棉织物相比,阻燃整理后的织物LOI值从19.5%提升至33.3%,熔滴现象明显改善,阻燃等级达到B1级,峰值热释放速率和总热释放量分别降低了22.63%和16.48%,且织物力学性能未受明显影响。阻燃机理研究表明:阻燃涤棉织物表现出不同程度的屏障效应、火焰抑制效应以及促进成炭效应,其中火焰抑制效应最强,燃烧后生成的炭层致密性和连续性明显提高。

磷-氮阻燃剂在环氧树脂中的应用研究进展

环氧树脂在许多工业领域具有广泛应用,但其高度的易燃性容易导致火灾,对环氧树脂进行阻燃改性具有重要研究意义。基于对绿色环保的要求越来越高,无卤、低毒、低烟的新型磷-氮阻燃剂的制备仍是目前环氧树脂阻燃研究的热点。本文对近五年国内外研究者们应用添加型和反应型磷-氮阻燃剂对环氧树脂的改性研究进行分类介绍,以期为环氧树脂的阻燃研究提供参考。

磷-氮协效阻燃水性聚氨酯的性能

引言 目前,市场上基本上采用添加型阻燃剂与水性聚氨酯复配的方式对织物进行阻燃整理,这种方式具有涂层不透明、阻燃剂添加量大、耐水洗性差等缺点。而反应型阻燃水性聚氨酯可以克服这些缺点，在显著提高织物阻燃性的同时并不影响织物手感。

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。

磷-氮协效阻燃剂的研究与应用进展

采用磷-氮协效已成为磷系、氮系阻燃剂研究开发的最新方向,已在诸多领域成为环保无卤阻燃最现实的选择之一。简要介绍了磷-氮协效的特点及阻燃机理,综述了近年来国内外磷-氮协效阻燃剂研究和应用的情况,着重对它们在不同基材应用后所展现的阻燃性能和热性能进行了详细介绍。

磷-氮改性水性聚氨酯在涤纶织物上的阻燃研究

以N,N-双(2-羟甲基)氨基乙基膦酸二甲酯与甲苯二异氰酸酯反应合成出磷-氮阻燃水性聚氨酯,应用于涤纶织物上,考察了其阻燃性能、耐水洗性能、热失重等性能,并用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对阻燃处理的涤纶织物燃烧后的炭层进行分析。结果表明:与未阻燃整理的涤纶织物相比,阻燃整理的涤纶织物的极限氧指数(LOI)值提高了5.7%,垂直燃烧性能达到GB/T5455–1997 B1级,燃烧后布面干净,并具有良好的耐水洗性能。涤纶织物燃烧后表面形成致密、光滑、无孔洞的炭层,炭层中磷含量远远超过阻燃织物中原始含量,磷富集于炭层表面。阻燃整理织物的热失重曲线上快速热解阶段缩短,最大分解速率减小了32.7%。

新型单组分磷-氮膨胀型阻燃剂的合成及其阻燃性能

以氯化螺环磷酸酯(1)和对甲苯胺(2)为原料,经亲核取代反应合成了"三源"一体的新型单分子磷-氮膨胀型阻燃剂——季戊四醇螺环磷酰对甲苯胺(3),其结构经1H NMR和IR表征。考察了溶剂、原料配比、反应温度、反应时间和缚酸剂对3产率的影响。合成3的最佳反应条件为:乙腈为溶剂,三乙胺为缚酸剂,1 10mmol,n(1)∶n(2)=1∶3,于80℃反应4 h,产率79.3%。阻燃性能研究结果表明,3的初始分解温度为220℃,500℃成炭率达43.3%。

硼-磷-氮协效膨胀型阻燃剂的合成与性能研究

以三聚氰胺(MEL)、磷酸(PA)、硼酸(BA)等为原料,合成了三聚氰胺磷酸盐(MP)和三聚氰胺硼酸盐(MB)中间体,以及三聚氰胺磷酸硼酸盐(MPB)硼-磷-氮协效"三位一体"膨胀型阻燃剂,用红外光谱和元素分析等方法对合成产物的结构和组成进行了表征,确定了阻燃剂合成的最佳条件。探讨了MPB的元素组成对MPB阻燃环氧树脂复合材料氧指数的影响,以及MPB的协同阻燃机理。结果表明:合成MP时,三聚氰胺和磷酸的最佳摩尔比为1:0.5;合成MB时,三聚氰胺和硼酸的最佳摩尔比为10:1;合成MPB-1(以MP为中间体)的最佳质量比为w(MP):w(BA)=3:1;合成MPB-2(以MB为中间体)的最佳质量比为w(MB):w(PA)=0.92:1。MPB-2对环氧树脂的阻燃性能优于MPB-1,这是由于MPB-2中元素组成均衡,使得B-P-N协效作用明显。

新型磷-氮膨胀型阻燃剂的合成及其在硬质聚氨酯泡沫中的应用

以2-笼状季戊四醇磷酸酯-4,6-二氯均三嗪(1)和对氨基苯磺酸钠(2)为原料,经取代反应合成了集炭源、酸源和气源于一体的新型磷-氮膨胀型阻燃剂——2-笼状季戊四醇磷酸酯-4,6-二对氨基苯磺酸钠-均三嗪(3),其结构经1H NMR,31P NMR和IR表征。考察了溶剂、反应时间、物料比和缚酸剂种类对3产率的影响。合成3的最佳反应条件为:以丙酮为溶剂,三乙胺为缚酸剂,1 10 mmol,n(1)∶n(2)=1.0∶2.5,于56℃反应4 h,产率71.0%。阻燃测试结果表明,3在硬质聚氨酯泡沫(Ⅰ)中的添加质量份数为25(即Ⅰ-325)时,氧指数为27.5;垂直燃烧测试结果表明:Ⅰ-325的阻燃级别为V0。

磷-氮耐氯阻燃整理剂的合成及其应用

针对大多数磷-氮阻燃剂不耐氯的特性,以亚磷酸二乙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、环氧氯丙烷为原料,甲醇钠、氢氧化钠为催化剂,分2步合成了磷-氮耐氯阻燃剂。通过正交试验确定最佳的合成工艺条件,对在最佳工艺条件下合成的阻燃剂进行了红外光谱分析,将其应用于亚麻织物的阻燃整理,并对整理后的亚麻织物进行了红外光谱分析和耐久性以及耐氯性测试。结果表明:经合成的耐氯阻燃剂整理后的亚麻织物炭长达5.8 cm,整理后亚麻织物经过20 mg/L的有效氯溶液浸泡1 h后炭长还可保持9 cm;阻燃亚麻织物经12次水洗后,仍能达到国家B2标准,证明成功合成了含磷-氮的耐氯耐久阻燃整理剂。

磷-氮-硼复合阻燃剂处理橡胶木的初步研究

采用水基型磷-氮-硼复合阻燃剂,对炭化及未炭化橡胶木进行浸注处理,分析不同配方的阻燃剂对橡胶木增重率(WPG)、抗弯弹性模量(MOE)和抗弯强度(MOR)的影响。结果表明:不同配方的阻燃剂对未炭化橡胶木的增重率无显著影响,而对炭化橡胶木的增重率有显著影响。不同配方的阻燃剂对未炭化和炭化橡胶木的MOE和MOR均无显著影响,但炭化橡胶木的MOE和MOR明显低于未炭化橡胶木。

磷-氮阻燃水性聚氨酯在涤丝纺上的阻燃研究

为了提高织物的阻燃性能,采用磷-氮阻燃水性聚氨酯(PU)整理涤丝纺织物,用TG、DSC和氧指数仪等研究整理后织物的热稳定性和阻燃性能,并利用扫描电镜和能谱仪对织物燃烧后的炭层进行分析.实验结果表明:与未阻燃整理织物相比,织物用PU整理后降低了起始分解温度,提高了高温下的热稳定性,分解温度范围变宽.阻燃整理织物的极限氧指数(LOI)值提高了5.1%,垂直燃烧性能达到GB/T5455-1997B1级.织物燃烧后布面干净,表面形成致密、光滑、无孔洞的炭层,炭层中磷含量超过阻燃整理织物中原始含量,磷富集于炭层表面.

磷-氮膨胀型阻燃剂和溴系阻燃剂复配阻燃聚丙烯的研究

将磷-氮复配膨胀型阻燃剂SR201A和溴-锑系阻燃母粒M进行复配,制备了低溴、低成本的阻燃聚丙烯(PP)复合材料,同时通过垂直燃烧测试、极限氧指数法、锥形量热仪测试、热失重分析和力学实验等研究了2种阻燃剂配比及协效剂[Zn_3(BO_3)_2和ZnO]对PP阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,添加20%(质量分数,下同)的复配阻燃剂(SR201A与M质量比为4∶1)时复合材料垂直燃烧级别达UL 94V-2级,极限氧指数达31.4%;阻燃协效剂Zn3(BO_3)_2和ZnO的加入对体系的气相阻燃和凝聚相阻燃均有一定的促进作用,同时体系的拉伸强度和弯曲强度较纯PP有所提升。

新型磷-氮膨胀型阻燃剂的合成及其热稳定性

以新戊二醇磷酰氯(1)和三聚氰胺(2)为原料,经亲核取代反应合成了集炭源、酸源和气源于一体的新型磷-氮膨胀型阻燃剂——2,2-二甲基-1,3-丙二醇磷酰基三聚氰胺(3),其结构和热稳定性经1H NMR,13P NMR,FT-IR和TGA-DTG表征。考察了溶剂、反应时间和缚酸剂对3产率的影响。合成3的最佳反应条件为:以二氧六环为溶剂,三乙胺为缚酸剂,1 10 mmol,n(1)∶n(2)=1∶1,回流反应8 h,产率73%。3的初始分解温度253℃,700℃成炭率达50.5%。

新型磷-氮膨胀阻燃剂在改性聚丙烯中的应用研究

采用自制干法合成的磷-氮膨胀型阻燃剂(磷酸酯三聚氰胺盐,IFR)复配聚磷酸胺(APP)和聚四氟乙烯(PT-FE)阻燃改性聚丙烯(PP),利用极限氧指数法、垂直燃烧法分析了阻燃PP的燃烧性能,通过热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对阻燃PP的热降解过程、燃烧性能、残炭结构进行了分析,并研究了燃烧过程中复配阻燃体系对PP的阻燃机理。结果发现,IFR、APP和PTFE之间具有明显的阻燃协效作用;当阻燃剂总添加量为24%(APP为6%、IFR为17.5%、PTFE为0.5%)(质量分数)时,阻燃PP的极限氧指数达到30.1%,垂直燃烧测试达UL 94V-0级;加入阻燃剂还能提高PP的热稳定性。

基于磷-氮协同阻燃体系的抗静电PBT材料的性能研究

采用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)作为基体树脂、二乙基次磷酸铝(AlPi)和三聚氰胺次磷酸盐(MPP)以质量比2:1的配比作为协效阻燃剂、炭黑(CB)作为抗静电填料,制备了阻燃抗静电PBT材料。通过极限氧指数、UL94垂直燃烧实验、热重分析和扫描电子显微镜分别研究了PBT复合材料的燃烧性能、热稳定性、抗静电性能并测试了其体积电阻率。结果表明,复合材料的阻燃级别达到UL 94 V-0级,极限氧指数为31%;CB的阈值为12份(质量份,下同),CB加入量为20份时的体积电阻率达到1~04Ω·cm;复配阻燃剂和CB对材料的热稳定性有一定程度的改善,复合材料燃烧后表面形成多孔连续的炭层,获得了优良的阻燃效果。

磷-氮-硼复合木材阻燃剂配方优化及处理工艺

探讨了由磷酸、硼酸、双氰胺等为主要组分制备的新型磷-氮-硼阻燃剂的优化配方,以氧指数和烟密度为指标评价了该阻燃剂处理材的阻燃、发烟性能,并进一步优化阻燃处理工艺。结果表明,该阻燃剂主要组分双氰胺、磷酸、硼酸最佳配方摩尔比为0.095∶0.102∶0.162。经阻燃处理后的杨木木材,其氧指数从23.4%提高至60%,烟密度由40.64%降至25%。同时得出的优化处理工艺为浸渍浓度5%,浸渍时间84 h,浸渍温度60℃。