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。

膨胀型阻燃剂的研究现状

介绍了IFR的阻燃机理,着重对混合型膨胀型阻燃剂,聚磷酸铵膨胀阻燃体系等几种常见的阻燃膨胀体系进行了具体阐述,指出膨胀型阻燃剂必将会在火灾预防、室内装修材料阻燃等方面发挥巨大的作用。

纳米二氧化硅增强增韧膨胀型阻燃共聚聚丙烯性能的研究

研究了纳米二氧化硅(nano-SiO2)对含聚烯烃弹性体(POE)的共聚PP增强增韧阻燃复合材料的力学性能和阻燃性能的影响规律。结果表明,少量nano-SiO2即可提高聚丙烯/膨胀型阻燃剂/聚烯烃弹性体(PP/IFR/POE)复合材料的缺口冲击强度,并提高复合材料的拉伸强度与断裂伸长率。但是,当nano-SiO2含量超过2%后,复合材料的冲击强度有下降趋势。PP/IFR/POE/nano-SiO2复合材料的极限氧指数(LOI)值在nano-SiO2含量为2%时达到最大值。相比于未加入nano-SiO2的复合材料,添加了nano-SiO2的复合材料的热稳定性有明显提升。此外,PP/IFR/POE/nano-SiO2复合材料还具有较好的流动性。

硼酸锌对膨胀阻燃聚甲醛的协效阻燃研究

为进一步提高膨胀型阻燃剂(IFR)对聚甲醛(POM)的阻燃效果,首先将硼酸锌(ZB)与常用IFR(聚磷酸铵-三聚氰胺-季戊四醇)共混制得ZB-IFR复配膨胀阻燃体系的样品,采用熔融共混法制备ZB-IFR/POM复合阻燃材料;然后利用极限氧指数(LOI)测定仪、垂直燃烧(UL-94)测试法、热重分析(TGA)法、扫描电镜(SEM)、锥形量热仪(CONE)及热重-红外(TG-IR)仪等研究ZBIFR对POM的协效阻燃作用。结果表明:当ZB含量为1%时,所得1.0ZB-IFR/POM的LOI可达55%,UL-94等级为V-0级;其受热膨胀后所得残炭量高,炭层结构致密稳定,且在燃烧过程中的热释放速率(HRR)、质量损失及烟气释放量均最小,火灾性能指数(FPI)相对最高;除此,不含ZB的IFR/POM在受热分解过程中比1.0ZB-IFR/POM放出更多的CO2,说明ZB的加入能有效地抑制复合阻燃材料的充分燃烧,显示出良好的协效阻燃作用。

有机蒙脱土/介孔分子筛协同膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的性能

用熔融共混法制备了多种不同配比的聚丙烯(PP)/膨胀型阻燃剂(IFR)/有机蒙脱土(OMMT)/介孔分子筛(MCM-41)纳米复合材料,研究了具有纳米片层结构OMMT与同时具有纳米球形颗粒与纳米六方孔道的MCM-41及其不同的添加量与IFR复配对PP基纳米复合材料性能的影响。结果表明:OMMT、MCM-41与IFR在PP中具有良好的协同作用,当OMMT/MCM-41混合填料比例为1:1时,PP基纳米复合材料的拉伸强度及冲击强度均达到最大值,氧指数达到34.2,比纯PP(氧指数17.0)提高了50%,垂直燃烧等级达到V-0级,耐热分解温度得到提高。

协效剂在PP/IFR体系中的协效作用机理

研究了聚丙烯(PP)/膨胀型阻燃剂(IFR)体系所使用协效剂的协效作用。极限氧指数(LOI)与垂直燃烧(UL-94)测试结果表明:将各种协效剂加入到PP/IFR中,均能在一定程度上提高其阻燃性能;通过热重分析(TGA)测试,将协效剂按作用机理分为3类:与聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)均不发生化学反应的协效剂;仅与APP反应而不与PER反应的协效剂;与APP,PER都发生化学反应的协效剂。并通过电子扫描显微镜(SEM)和炭层强度测试对燃烧后所形成的炭层进行表征,结果表明虽然协效剂作用机理不同,但本质上都对炭层具有一定的增强作用,使炭层附着于基体表面,阻隔热量与氧气进入到燃烧区域,从而达到阻燃目的。

蒙脱土/IFR/PP复合材料的制备及其性能研究

通过对聚丙烯(PP)进行改性,探讨在加入无卤膨胀型阻燃剂(IFR)后,再加入不同比例的纳米有机蒙脱土(OMMT)条件下,对于聚丙烯(PP)在阻燃性能,力学性能,以及微观形态上产生的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、SEM图像、红外和热重分析以及力学性能测试等,研究MMT对以聚丙烯和IFR为基体的材料的阻燃特性和力学性能的影响。实验结果表明:蒙脱土加入以IFR与聚丙烯复合的基体当中,其自身并未与材料形成插层结构,并且使得IFR原有的膨胀性受到抑制,材料的氧指数下降,成炭作用降低,整体的阻燃效果下降;但是蒙脱土的加入又使得材料的热稳定性提高,耐热性变好。蒙脱土在材料当中作为应力集中点,导致材料的内应力加大,力学性能变差。

IFR的梯度分布对阻燃EVA阻燃和力学性能的影响

为探索使现有阻燃剂更加高效、无毒、环境友好、价格适宜、又保持力学性能的阻燃新方法,通过设计材料的加工工艺,使用层叠热压的方法将不同膨胀型阻燃剂配比的样片叠合热压制备出不同梯度的膨胀阻燃EVA材料,采用垂直燃烧测试、氧指数测试、力学性能测试、扫描电镜、锥形量热测试等研究手段对材料的膨胀阻燃剂均匀分布、分层及梯度分布性能进行了对比和分析。结果表明,这种梯度设计可以提高阻燃剂的阻燃效率,节省其用量,同时保持或提高力学性能,能够很好地延缓热氧降解过程,通过促进成炭作用,有效抑制热释放速率和烟释放量以及可燃气体的逸出。