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。

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。

磷-氮阻燃剂的合成及整理棉织物性能

以亚磷酸二甲酯、丙烯酰胺和三聚氯氰为原料,合成了无甲醛磷-氮阻燃剂,通过FTIR、1HNMR和31PNMR对阻燃剂的结构进行了表征。通过轧烘焙工艺制备了阻燃棉织物,利用FTIR、SEM和EDS对整理棉织物的结构、表面形态和元素组成进行了测试。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、锥形量热(CCT)研究了整理棉织物的阻燃性能,采用热重分析法(TG)测试了整理棉织物的热稳定性能。结果表明:整理后纤维表面粗糙,覆盖有明显颗粒,且均匀分布着磷、氮元素。整理棉织物的极限氧指数由18%提高到31%,续燃时间、阴燃时间由9 s、25 s均降到0 s,损毁长度由300 mm降低到74 mm。在氮气及空气中的残炭率提高了28.0%和14.6%,最大热降解速率降低了66.7%及68.0%。最大热释放速率(PHRR)由203.5 kW/m^2降低到57.9 kW/m^2,总释放热(THR)由6.0 MJ/m^2降低到2.9 MJ/m^2。整理后棉织物具有良好的阻燃性能。

一种磷-氮阻燃剂的合成及其在聚丙烯中的应用

采用高温高压溶液聚合法合成了一种新型磷-氮阻燃剂N-对苯二甲酸-N’-(N-亚磷酸-乙二胺)-乙二胺(IFR)。将制得的阻燃剂与聚磷酸铵(APP)进行复配,并与聚丙烯(PP)进行共混,制备了阻燃PP复合物。通过极限氧指数(LOI)测定、垂直燃烧实验(UL94)、热重分析(TG)测试对复合材料的阻燃性能和热稳定性进行了表征,并借助扫描电子显微镜(SEM)表征了残炭表面形态。结果表明,当添加9%IFR和21%APP时,PP/IFR/APP体系的极限氧指数达到最大,为28.8%,并通过了UL94 V-0级。在该比例下燃烧所形成的炭层呈现出膨胀的连续结构,可以很好覆盖于材料表面形成阻隔效果。这表明该阻燃剂与APP复配对PP具有良好的阻燃作用。

磷-氮阻燃剂的合成及对涤纶织物的阻燃整理

为制备高阻燃性能的涤纶织物,合成了一种新型无卤磷-氮阻燃剂三乙烯四胺亚磷酸酯铵(ATP),采用傅里叶红外光谱(FT-IR)对其化学结构进行了表征。通过浸轧烘焙法对涤纶织物进行了阻燃整理,并对阻燃涤纶的晶体结构、阻燃性能、热稳定性能、抗静电和力学性能进行了分析。结果表明:当ATP的质量浓度为300 g/L时,阻燃涤纶的极限氧指数(LOI)由20.8%提高至28.9%,50次循环洗涤后仍能达到垂直燃烧测试UL-94的V-1等级;热重(TG)和差示扫描量热(DSC)分析表明ATP降低了阻燃涤纶的初始热降解温度,残炭率增加;此外,阻燃涤纶具有优异的抗静电性能和力学性能。

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。

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。

新型磷-氮有机金属阻燃剂的合成及其热稳定性

以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(1)和二苯基氯化膦(2)为原料,经取代反应制得N-(二苯基膦基)-1,1-二苯基-N-[3-(三乙氧基甲硅烷)丙基]膦氮配体(3);3与六水合氯化镍(4)反应合成了一种新型的磷-氮有机金属阻燃剂(5),其结构经1H NMR,31P NMR和FT-IR表征。研究了物料比[r=n(2)∶n(1)]、溶剂、反应时间和反应温度对3收率的影响。结果表明:在最佳反应条件[二氯甲烷为溶剂,1 19 mmol,r=2.3,于25℃反应14 h]下,3收率89.5%。TGA测试结果表明:5的初始分解温度为252℃,700℃残炭为31.9%。

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。

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。

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。

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。

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。

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))。

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℃。

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。

磷-氮系膨胀阻燃剂阻燃聚丙烯耐水性能研究

通过研究磷-氮阻燃剂对阻燃聚丙烯浸水前后力学性能和阻燃性能的影响,结果表明,浸水后聚丙烯的拉伸强度、弯曲强度和阻燃性能均有所下降,简支梁缺口冲击强度下降幅度较大,但阻燃性能下降幅度不大。