ZIF-8/GO协同聚磷酸铵复合改性沥青阻燃性能及机理

为探究沥青路面的火灾安全问题,设计并制备了沸石类咪唑框架材料/氧化石墨烯(ZIF-8/GO)阻燃剂,并将其与聚磷酸铵(APP)进行复配应用于沥青的阻燃抑烟改性。采用FTIR,XRD,Raman和XPS对ZIF-8/GO的结构进行表征。采用氧指数法、锥形量热仪和热重红外气质联用仪对复合改性沥青的阻燃性能进行表征。结果表明:ZIF-8/GO与APP的复配存在良好的协同效应,对沥青具有良好的抑烟效果。当添加质量分数为3%的ZIF-8/GO和质量分数为7%的APP时,复合改性沥青试样已符合相关标准规范中复合改性沥青难燃的规定;复合改性沥青试样的热释放速率曲线较为平缓且范围变宽,峰值热释放速率较沥青降低了44.97%,复合改性沥青试样的总生烟量值也明显降低,ZIF-8/GO和APP的添加能显著减缓复合改性沥青的燃烧速率,使得燃烧相对缓和地进行,有效地减少烟雾的排放及降低燃烧过程中释放的热量;复合改性沥青试样燃烧后生成连续且致密的炭层,可以起到良好的阻隔作用。APP和ZIF-8/GO的复配实现了凝聚相和气相共同阻燃,因而表现出良好的阻燃性能。此外,添加ZIF-8/GO和APP复配阻燃剂对复合改性沥青试样的基本路用性能有所影响,但均在标准规范范围之内。

聚磷酸铵的改性—聚磷酸酯的研究进展

归纳了近几年聚磷酸铵改性的一个重要方向:聚磷酸铵和某种醇反应合成聚磷酸酯的研究现状。

多孔矿物-聚磷酸铵对甲烷爆炸的协同抑制研究

为探究新型多孔矿物(MTS)-聚磷酸铵(APP)复合粉体对甲烷-空气预混气爆炸的抑制效果,采用20 L球形爆炸装置开展多孔矿物、APP及其复合粉体在不同组成、不同添加浓度条件下的甲烷爆炸抑制试验,并使用热分析仪研究其热解行为。研究结果表明:当粉体添加量为0.100 g/L,多孔矿物与APP质量组成比为1∶3时,复合粉体对甲烷爆炸的协同抑制效果最显著,各爆炸参数均得到弱化;复合粉体对甲烷的协同抑爆机制包括物理及化学抑制,多孔矿物的复杂结构能增强其对自由基的捕获,多孔矿物和APP先后发生热分解反应可持续吸收热量,分解产物具有稀释、冷却及隔离效应,并能消耗燃烧反应中的自由基。

聚磷酸铵对糖粉火焰传播特性的影响研究

为明确聚磷酸铵(APP)对糖粉粉尘火焰燃烧特性的影响,采用竖直开口方管道燃烧试验平台,研究不同质量分数APP对糖粉粉尘爆燃火焰特征、火焰速度、火焰温度等参数的影响,并采用热分析仪对糖粉及其APP混合物的热解行为进行了分析。结果表明:随着APP质量分数的增加,糖粉粉尘火焰的亮度逐渐降低;添加质量分数为6%的APP后,糖粉火焰在管道中的最大传播速度由17.3 m/s降低到2.8 m/s,火焰最高温度降低了46.46%,糖粉热解残余量由0.71%提高到16.06%;APP对糖粉火焰抑制作用包括物理抑制和化学抑制,APP热分解反应可吸收燃烧反应中的热量,分解产物可捕捉提燃烧反应中的自由基,从而达到抑制糖粉火焰传播的目的。

聚磷酸铵对石灰性土壤有效磷含量和无机磷形态分布的影响

【目的】分析聚磷酸铵(APP)在石灰性土壤中的有效性,为APP的合理施用及高效磷肥的开发提供理论支持。【方法】通过土柱试验和模拟试验,以不施肥为对照(CK),对比APP和传统磷肥磷酸二铵(DAP)对石灰性土壤不同土层(0~5,5~10,10~20,20~30,30~40 cm)以及施用不同时间后土壤pH、有效磷含量和无机磷形态分布的影响。【结果】2种磷肥对石灰性土壤pH的影响均能达到0~10 cm土层,APP降低pH的能力较DAP更强。APP处理的土壤有效磷迁移深度可达0~10 cm土层,且有效磷含量随着施用时间的延长逐渐升高;而DAP处理仅显著提高了0~5 cm土层的有效磷含量,且土壤有效磷含量随着施用时间的延长逐渐降低。施用2种磷肥总体上均可增加各土层有效磷源含量,其中APP能在不同的土层形成更多的Ca_(8)-P、Al-P和Fe-P,中高活性磷源Ca_(8)-P和Ca_(2)-P含量随施用时间的延长总体升高;培养60 d时,2种磷肥处理O-P和Ca_(10)-P含量与CK差异不显著。【结论】施用APP不仅能显著降低石灰性土壤0~10 cm土层的pH值,而且能有效提高土壤有效磷含量,增加有效磷的迁移深度,能形成更多的中、高活性磷源,能降低或延缓土壤无效态磷的转化。

聚磷酸铵的制备及阻燃性能测试——介绍一个应用化学综合实验

介绍了一个聚磷酸铵(APP)的合成、表征及阻燃性能测试的应用化学综合实验。实验内容包括:低温溶剂法制备APP;红外光谱和X射线粉末衍射表征其结构;对APP的溶解度及阻燃性能测试。通过此实验,增强了学生对化学基础知识的理解,有助于提高学生的综合素质,培养了学生的创新思维能力,有利于提高应用化学专业的实验教学质量。

APP@MOFs核-壳结构型阻燃剂制备及其在环氧树脂中的应用研究

采用微胶囊改性技术,以高效阻燃剂聚磷酸铵(APP)为内核、多功能金属有机框架材料(ZIF-8)为外壳,合成了新型核-壳结构型阻燃剂(APP@ZIF-8),并将其用于环氧树脂(EP)中制备阻燃复合材料,通过一系列测试分析来表征APP@ZIF-8的结构特征、评估其耐水性能,并采用锥形量热仪法研究了EP复合材料的阻燃、抑烟减毒性能。结果表明:经ZIF-8的包裹实现了APP溶解度降低、耐水性能显著提升;掺入10 wt%的APP@ZIF-8后,EP复合材料的热释放速率峰值(pHRR)、烟气释放速率峰值(pSPR)和CO释放速率峰值(pCOP)较纯EP分别降低了61.3%、43.6%和60.5%,使EP复合材料的阻燃性能和抑烟减毒性能均得到提升,这主要得益于APP@ZIF-8在燃烧过程中促进了致密炭层的形成(残余炭量较纯EP提高了367.1%),抑制了可燃产物和毒性烟气的扩散,此项工作为环氧树脂的阻燃改性提供了一种新思路。

磷氮体系无卤阻燃剂及乙酰丙酮锌对ABS材料其阻燃效果力学性能和热学特性的影响

研究了聚磷酸铵APP、三聚氰胺氰尿酸盐MCA、乙酰丙酮锌以及ABS高胶粉对磷-氮复配无卤阻燃ABS材料的阻燃性能、力学性能及热学特性的影响。实验表明单独使用聚磷酸铵APP阻燃剂对ABS材料进行阻燃改性效果一般,阻燃等级无法达到V-0级别。将APP与MCA复配使用后材料阻燃效果良好,能够达到1.6 mm V-0级别。在无卤阻燃ABS体系中添加部分ABS高胶粉能够改善阻燃ABS抗冲击性能不足的缺点,但会降低阻燃效果,添加部分乙酰丙酮锌能够将该影响消除,同时能提高阻燃ABS的抗冲击性能。

m(APP)-m(PER)-m(MEL)比率对水性膨胀型防火涂料阻燃性能的影响

为了研究膨胀型阻燃体系各组分配比对防火涂料阻燃性能的影响,以聚磷酸铵(APP)-季戊四醇(PER)-三聚氰胺(MEL)为阻燃体系,水性丙烯酸乳液为黏结剂,TiO2为填料,并添加适量的水配制了水性膨胀型防火涂料(AIFRC)。采用小室燃烧法及模拟大板燃烧法研究涂料的防火阻燃性能,并利用热重分析(TGA)、傅里叶红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)等方法研究APP-PER-MEL体系中各组分不同质量比对涂料热分解过程及分解后残炭结构的影响,试验结果表明:当APP,PER及MEL的质量比为7∶1∶2时,所配制的涂料具有最佳的防火阻燃性能;阻燃体系中各组分的质量比对涂料受热时的炭化速率及残炭结构有较大影响,从而影响涂料的防火阻燃性能。

双层包裹聚磷酸铵微胶囊合成及其在环氧树脂中阻燃研究

采用原位聚合法制备了蜜胺树脂(MF)和环氧树脂(EP)双层包裹聚磷酸铵(APP),得到一种新型核壳结构的微胶囊阻燃剂(EMFAPP).用傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对微胶囊的核壳结构进行了表征;用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧等级测试(UL 94)对EMFAPP在EP中的阻燃性能进行了研究.EMFAPP在EP基体中阻燃性能优异,当其添加量大于7%时EP/EMFAPP均通过UL 94 V-0级,LOI值达27.0%以上.与未包裹APP相比,EMFAPP耐水性明显提高;经水处理(75℃,6天)后,EMFAPP/EP仍可保持良好的阻燃性能.采用热重分析对EMFAPP及其阻燃复合物的热降解行为进行了研究,EMFAPP能够促进成炭,EP/EMFAPP(8 wt%)在700℃残炭率达16.2%,但其低温稳定性有所下降.此外,利用热失重-红外联用对EMFAPP/EP的热降解行为进行了研究,探讨相关阻燃机理.

三聚氰胺甲醛树脂微胶囊化聚磷酸铵制备阻燃纸的研究

采用三聚氰胺甲醛树脂(Melamine-Formaldehyde Resin,简称MF)微胶囊化处理聚合度为50的聚磷酸铵(Ammonium Polyphosphate,简称APP),并以APP和不同处理时间的微胶囊化APP为填料,通过浆内加填制备阻燃纸,研究微胶囊化处理时间对APP的结构性能及对加填纸张阻燃性的影响。结果表明:经过微胶囊化处理后,APP在水中的溶解度大幅下降,加填纸张的极限氧指数(Limiting Oxygen Index,简称LOI)明显提高。当微胶囊化反应时间为2 h时,能最有效地发挥APP与MF之间的相互作用,最大程度地降低APP的水溶性,提高其在纸张中的留着率,从而提高纸张的阻燃性。

利用静电吸附构建生物基核壳阻燃剂用于阻燃改性牛皮纸

为了改善聚磷酸铵(APP)使基材表面变色和力学性能降低的缺点,同时符合阻燃剂的绿色发展趋势,制备了一种核壳结构的生物基阻燃剂(APP@EP)。采用植酸钠(PA-Na)和蛋清蛋白(EWP)作为壳体材料,在水溶液中通过静电吸附作用将其逐层沉积在APP表面。通过涂布工艺将APP@EP应用于牛皮纸,并对阻燃牛皮纸的阻燃性能和力学性能进行了研究。热重(TG)分析表明,APP@EP在高温下的热稳定性显著增强,700℃时残炭量达到56.7%。APP@EP阻燃改性牛皮纸的极限氧指数值(LOI)从19.8%提高到45.2%,炭化长度从210 mm降低到41 mm。与APP阻燃改性牛皮纸相比,APP@EP阻燃改性牛皮纸的热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)分别降低了35.91%和44.98%,抗张指数提高了24.92%。对残炭的进一步研究表明,APP@EP阻燃改性牛皮纸经过燃烧后,形成了完整致密的含有P-O-P和P-O-C结构的炭层,并且其石墨化程度较高。

新型膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的研究

以五氧化二磷、磷酸、季戊四醇和三聚氰胺为原料,合成了一种新型的膨胀型阻燃剂(IFR)并和聚磷酸铵(APP)聚四氟乙烯(PTFE)复配对聚丙烯(PP)进行阻燃,用热重法(TG)对阻燃PP的热性能进行了研究,利用氧指数仪测定了阻燃PP的极限氧指数(LO I)值,用垂直燃烧法测试了其燃烧等级,当阻燃剂含量为24%时,LO I值为30.9%。用锥形量热仪对阻燃PP的燃烧性能进行了分析,并用扫描电镜(SEM)对阻燃聚丙烯(FR-PP)的残炭结构进行了研究,结果表明,该复配阻燃剂能够促进PP的成炭性,具有优良的阻燃PP性能。

对提高岩棉材料防水与阻燃性能的处理与应用

岩棉材料是目前国内普遍使用的建筑材料,但岩棉材料本身所具有的吸水性严重影响该材料的使用寿命及结构稳定性,并进一步影响了该材料的防火性能,本文以此为突破口,在解决岩棉吸水性问题的同时,进一步增强了该材料的耐火性能。

锂离子电池阻燃壳体材料的制备及性能

将聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)按质量比88∶12共混,制备膨胀型无卤阻燃剂(IFR),将聚丙烯(PP)、聚苯醚(PPO)和增溶剂功能性丙烯酸缩水甘油酯接枝PP(PP-GMA)按照质量比81∶15∶4共混,制备改性聚丙烯(MPP),将MPP与IFR按质量比100∶0、90∶10、80∶20、75∶25、70∶30和60∶40共混,制备实验样品MPP/IFR,进行垂直燃烧试验及氧指数测试。当IFR含量达到25%时,极限氧指数(LOI)为30%,具有高难燃性,燃烧等级达到UL94V-0级,且燃烧过程无熔滴滴落。将质量比55∶25∶20的MPP、IFR与玻璃纤维(GF)共混,制备锂离子电池阻燃壳体材料MPP/IFR+GF,对力学性能、断面形貌、电解液耐腐性及透水率等进行实验测试。添加IFR后,材料分散较均匀,相界面较模糊;力学性能均有所下降,但下降程度不高于10%;透水率增加了0.2 mg/(m2·24 h);经过电解液浸泡,材料的拉伸性能降低15.44%,弯曲性能降低15.64%,冲击性能提升15.64%,质量增加了2.63%。