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。

席夫碱式磷氮膨胀型阻燃剂的制备及应用

采用一步法将对苯二甲醛分别与二乙烯三胺和4,4’-二氨基二苯甲烷反应生成聚席夫碱,再通过加成反应在席夫碱分子链中加入9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物,制备了两种新型的磷氮膨胀型阻燃剂PED和PDD,并对两种阻燃剂进行了表征。通过差示扫描量热仪发现这两种阻燃剂与尼龙6(PA6)有很好的相容性。当这两种阻燃剂与PA6熔融共混时,表现出良好的阻燃性能。当添加量为15%时,PA6复合材料达到UL94 V-0级,极限氧指数分别为27.2%和27.6%,600℃时的残炭量分别为2.3%和5.3%,PDD体系表现出更好的阻燃性能。扫描电子显微镜观察到炭渣表面致密,致密的结构很好地阻止了热量传递,保护了基体内部。动力学分析表明,阻燃剂的加入并没有牺牲PA6的稳定性,而且提高了材料的阻燃性能。同时,PDD阻燃复合体系表现出了更好的稳定性。

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。

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%。

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。

氮-磷-硫膨胀型阻燃剂在聚碳酸酯中的应用研究

将氮-磷-硫膨胀型阻燃剂(NPS)添加到聚碳酸酯(PC)中制备了阻燃聚碳酸酯复合材料。通过极限氧指数、垂直燃烧、热失重分析仪和锥形量热仪研究了NPS对PC阻燃性能和热稳定性能的影响。结果表明,当NPS的添加量为0.075%(质量分数,下同)时,体系的极限氧指数达到最大值34.25%,垂直燃烧等级为V-0级;NPS的加入使PC的起始分解温度由419.7℃降至389.0℃,残炭率由15.26%增加至20.8%,同时能有效降低PC的热释放速率(H_(RR))和总热释放量(T_(HR))。

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%。

磷-氮系膨胀型阻燃剂1,2-二(2-氧代-5,5-二甲基-1,3-二氧-2-磷杂环己基-2-亚氨基)乙烷及其同系物的合成

以三氯氧磷、乙二胺、新戊二醇或二溴新戊二醇为原料合成了两种磷氮系阻燃剂１，２－二（２－氧代－５，５－二甲基－１，３－二氧－２－磷杂环己基－２－亚氨基）乙烷和１，２－二（２－氧代－５，５－二溴甲基－１，３－二氧－２－磷杂环己基－２－亚氨基）乙烷，产品经ＩＲ、１ＨＮＭＲ和元素分析确定。同时研究了反应溶剂。

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。

氮-磷膨胀型阻燃剂的改性研究进展

本文以在皮革中的应用为目的,介绍了氮磷型膨胀阻燃剂的优缺点,综述了氮磷膨胀阻燃剂的改性方法。

干法制备磷-氮膨胀型阻燃剂的研究

以磷酸、五氧化二磷、季戊四醇和三聚氰胺为原料,采用干法(不添加任何溶剂)合成了一种磷-氮膨胀型阻燃剂。IR分析发现合成阻燃剂具有与磷酸酯三聚氰胺盐类似的P=O和P-O-C双环结构。反应温度、时间和原料配比对酯化反应有明显的影响。酯化反应温度宜控制在120-130℃之间,反应时间2.5小时,加入五氧化二磷可以提高酯化反应的转化率,磷酸与五氧化二磷的摩尔比控制在2:1为宜。热重分析表明,该阻燃剂的起始分解温度为190℃左右,700℃时的成炭率约为30%。该阻燃剂受热后膨胀倍数约为30-50倍,SEM分析发现,阻燃剂膨胀炭层外表面连续、平滑、颗粒之间连结紧密,炭层为内部为多孔结构,空隙大小分布均匀,孔径约为150-200μm之间,这样的泡层结构能更好的起到隔热的效果。

新型磷-氮系膨胀型阻燃剂的性能、合成与应用

叙述两种已工业化的混合型膨胀型阻燃剂的性能及应用，重点介绍４种单体型膨胀型阻燃剂的合成方法及初步应用结果，综述了国际市场上新推出的磷系、氮系及磷－氮系阻燃剂。

磷-氮膨胀型阻燃剂和溴锑阻燃剂复配对聚丙烯的性能影响

将磷-氮膨胀阻燃剂和溴锑阻燃剂分别单独或者按照一定的比例复配与聚丙烯(PP)熔融共混挤出制备阻燃PP复合材料,通过垂直燃烧测试、锥形量热测试、热失重分析、扫描电镜测试等研究其阻燃性能和阻燃机理,通过力学实验研究不同阻燃剂的添加对PP物理性能的影响。结果表明,单独添加膨胀型阻燃剂,阻燃剂的含量达到21%才能实现1.6mm样条UL-94 V-0级,单独添加溴锑阻燃剂,阻燃剂的添加量为32%时,2mm的样条只能达到V-1级,将膨胀型阻燃剂和溴锑阻燃剂复配,总添加量19%可以实现1.6mm样条UL-94 V-0级;在锥形量热测试中,复配体系的Av-HRR、Av-EHC、THR值都明显降低,形成的残炭更加坚硬致密。磷-氮膨胀型阻燃剂和溴锑阻燃剂复配可以降低阻燃剂的添加量,两者有明显的协效阻燃作用。

新型磷-氮复合膨胀型活性阻燃剂的合成及在挠性覆铜板中的应用研究

合成了一种新型磷-氮复合膨胀型阻燃剂2,6,7一(三氧杂一1一氧代-1-磷杂双环[2.2.2]辛烷-4-亚甲基)-二(4-氨基苯基磷酸酯)(PDAP),并对其结构进行了测定。研究了其作为活性阻燃剂在挠性覆铜板(FCCL)的应用,对比实验证实其比传统的改性环氧树脂具有更好的阻燃性和耐高温性,其剥离强度达到1.8N/cm。

磷-氮复配膨胀型无卤阻燃聚甲醛体系的研究

采用磷-氮复配膨胀型阻燃剂进行无卤阻燃聚甲醛(POM)的研究,测试了阻燃POM的阻燃性能、力学性能,并通过傅立叶变换红外光谱分析阻燃POM燃烧残炭的成分,并用扫描电子显微镜观测阻燃POM燃烧残炭的形态,用热失重分析仪表征了POM及阻燃POM的热稳定性。结果表明,采用微胶囊红磷/三聚氰胺氰尿酸酯(MC)/双季戊四醇(DPET)/酚醛树脂(Novolak)复配阻燃体系的阻燃POM的垂直阻燃级别可达到UL94V-1级,采用多聚磷酸铵(APP)/MC/DPET/Novolak复配体系可达到V-0级,其力学性能有不同程度的下降,并且根据测试结果分析了阻燃机理。

磷–氮膨胀型阻燃剂复配协同阻燃聚甲醛的研究

采用磷–氮复配膨胀型阻燃剂(50A)与酚醛树脂(PF)进行复配,研究了不同配比对聚甲醛(POM)的阻燃性能和力学性能的影响。通过垂直燃烧试验、极限氧指数法、热重分析研究了复配阻燃剂对POM的阻燃作用,并对阻燃POM材料燃烧后的残炭进行红外分析。结果表明,采用50A/PF复配的阻燃POM材料的垂直燃烧级别达到UL94 V–1级,极限氧指数可达26.7%;热重分析显示,阻燃POM材料在800℃时的残炭率显著提高;红外光谱分析证实了50A与PF在POM中有良好的协效阻燃作用。

磷氮系膨胀型阻燃剂阻燃性能的热重分析

膨胀型阻燃体系因其高效低毒的特性而受到广泛的关注。研究了以二氨基双酚A、三氯氧磷和三聚氰胺为原料合成磷酰胺类磷氮系膨胀型阻燃剂的反应条件,并用热重分析和灼烧实验方法初步研究了它对杨木粉的阻燃特性。结果表明:用乙醚作分散介质,二氨基双酚A、三氯氧磷、三聚氰胺的摩尔比为 1∶3∶8,回流时间 5h的条件下,磷氮系膨胀型阻燃剂的得率较高、产品质量好;热重分析表明,杨木粉经磷氮系膨胀型阻燃剂处理后,炭化阶段的峰温有所下降,活化能减小,速率常数变大,残余炭量由 22. 5%增加到 36. 3%,增加比例达到 61. 3%;灼烧实验表明,低于 230℃时,经磷氮系膨胀型阻燃剂处理的杨木粉的灼烧失重大于对照样品,而在高于 230℃以后,阻燃处理杨木粉的灼烧残余质量大于对照样品;经阻燃处理后 350℃残余量由 24. 9%增加到 38. 4%,比对照样增加 54. 2%; 600℃残余量由 7. 3%增加到 22. 3%,比对照样增加 205%;灼烧残渣为黑色泡沫炭层,具有金属光泽。因此,该阻燃剂在受热时能有效地促使木材形成更多的木炭,并形成石墨样光泽的泡沫炭层。

氮-磷膨胀阻燃剂的改进及应用

为了降低聚苯乙烯(PS)的热危害,对传统氮-磷膨胀阻燃体系聚磷酸铵(APP)/双季戊四醇(DPER)进行了改进,制备三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵(MFAPP)/三聚氰胺甲醛树脂包覆双季戊四醇(MFDPER)、硅烷改性APP/MFDPER、硅烷改性APP/三嗪成炭剂(CFA)三组不同膨胀阻燃剂(IFR),与PS熔融共混后通过极限氧指数、锥形量热仪进行燃烧性能研究,并利用扫描电子显微镜分析残炭形貌。结果表明硅烷改性APP能有效提高PS的阻燃性,CFA能有效提高PS燃烧的成炭量。