新型多羟基三嗪基炭化剂对聚丙烯的阻燃作用

以三聚氯氰(CNC)、三羟甲基氨基甲烷(TRIS)和二乙烯三胺为原料合成了一种新型多羟基三嗪基炭化剂(TTDC)。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、固体核磁共振(^(13)C-NMR)、元素分析和热重分析(TG/DTG)测试对TTDC的化学结构和热性能进行了分析。通过熔融共混的方法将聚磷酸铵(APP)、TTDC和二氧化硅(SiO_(2))加入聚丙烯(PP)中制备PP复合材料。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、TG/DTG和锥形量热(CCT)测试研究了PP复合材料的阻燃性能和热稳定性,并采用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱对残炭的表面形貌和结构进行了研究。结果表明:APP和TTDC具有良好的协同阻燃作用,PP、APP、TTDC和SiO_(2)比例为75∶16∶8∶1时,阻燃效果最佳,PP复合材料的LOI值为32.8%,达到UL-94 V-0级,800℃残炭量达到8.12%,热释放率峰值从纯PP的846.46kW/m^(2)下降到236.61kW/m^(2)。通过燃烧行为、残炭形貌和力学性能的综合分析,表明TTDC是一种高效的炭化剂。

赛克改性三聚氰胺甲醛树脂的合成及协效阻燃作用

采用固相合成法,通过六羟甲基三聚氰胺(HMM)与赛克醚化和缩聚合成了赛克改性三聚氰胺甲醛树脂(简称赛改树脂),并通过红外光谱和固体13C NMR表征了其结构。其较佳的合成条件:n(HMM)∶n(赛克)=1∶2.50,反应温度130℃,反应时间4 h。在此条件下,产品的质量产率为86.2%,水溶性为0.177 g·(100 mL)^(-1)水;赛克树脂的初始热稳定性、成炭能力和对聚丙烯(PP)的协效阻燃作用均好于HMM和赛克,例如HMM、赛克和赛改树脂的T5%分别为149、245和291℃,750℃时的残余率分别为9.48%、0.30%和12.14%,阻燃PP达到V-0级时,聚磷酸铵(APP)/赛改树脂、APP/HMM和APP/赛克的最小添加量分别为24%、34%和26%。PP/APP/赛改树脂的耐水性也明显好于PP/APP/赛克。

多聚磷酸铵的改性及其对聚丙烯的阻燃作用

通过热处理多聚磷酸铵与三聚氰胺的混合物，获得热稳定性较高（起始失重温度达２５０℃以上）和吸湿性较低的膨胀型阻燃剂ＭＰＰＡ．红外光谱和其它有关数据分析表明，ＭＰＰＡ是多聚磷酸的铵和三聚氰胺盐与三聚氰胺的混合物．燃烧试验表明，ＭＰＰＡ与季戊四醇复配后对聚丙烯的阻燃作用显著增强，这是因为季戊四醇的加入有助于阻燃聚丙烯在受热燃烧时形成膨胀炭的结果。

聚磷酸铵型膨胀阻燃剂对聚丙烯的阻燃作用

在改性聚磷酸铵中加入聚己内酰胺（ＰＡ６），可显著提高由它们组成的膨胀型阻燃剂（ＩＦＲ）对聚丙烯（ＰＰ）的阻燃作用，ＰＡ６在其中主要起成炭剂的作用。热重分析表明，当ＩＦＲ－ＰＰ受热燃烧时，ＩＦＲ参与了ＰＰ的热分解反应并促使部分碳化。元素分析和红外光谱结果表明，ＩＦＲ－ＰＰ受热燃烧时磷主要积聚在燃烧端面并以磷酸及其相应的铵盐存在，它们的形成与ＩＦＲ受热燃烧时的一系列变化有关，并有助于焦化物的进一步炭化和提高材料的阻燃性能。

新型磷氮阻燃剂对尼龙6的阻燃作用

研究了一种基于烷基次磷酸铝的新型磷氮阻燃剂(OP)对尼龙6(PA6)的阻燃作用。试验结果表明:该阻燃剂对PA6具有良好的阻燃作用,当其添加质量分数为25%时,PA6的氧指数(LOI)大于30%,阻燃级别达到FV-0级,燃烧时材料的热释放速率、质量损失速率和总热释放量明显降低。热重分析结果表明:OP改变了PA6的热降解过程,使之成炭化学反应提前,形成的炭层通过隔热和隔氧而产生阻燃作用。添加OP对材料的机械性能有些影响,如弯曲强度和弯曲模量有所增加,而拉伸强度和冲击功有所下降,但影响不大。

纳米蒙脱土和尼龙6对聚丙烯无卤体系协同阻燃作用

聚丙烯/聚磷酸铵是典型的无卤膨胀阻燃体系,只有添加大量的聚磷酸铵才能达到阻燃目的,但是往往会使聚丙烯力学性能明显下降。为了使PP达到阻燃效果的同时不明显降低其力学性能,本文通过极限氧指数(LOI)、力学性能、热重分析(TG)、扫描电镜(SEM)等分析表征手段,研究了纳米有机蒙脱土(OMMT)和尼龙6(PA6)对马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)增容的聚丙烯/聚磷酸铵(APP)无卤阻燃体系的燃烧性能和力学性能影响规律。研究结果表明:纳米有机蒙脱土和尼龙6对聚丙烯具有协同阻燃作用,对体系力学性能影响较小;当蒙脱土含量为4phr、尼龙6含量为8phr时,体系的极限氧指数达到25.1%;蒙脱土和尼龙6的加入可明显提高聚丙烯的热失重温度,增加残余物质量分数。

苯氧基改性聚氨基环三磷腈对环氧树脂固化物的阻燃作用

通过极限氧指数(LOI)测定、垂直燃烧试验和锥形量热分析研究了苯氧基改性聚氨基环三磷腈(PPHACTPA)对酚醛胺固化环氧树脂(E-44/NX-2003)的阻燃作用,并与聚氨基环三磷腈(PHACTPA)进行了比较。结果表明,PPHACTPA对E-44/NX-2003的阻燃作用与PPHACTPA中苯氧基的数量有关。当每个磷腈环约含有1个苯氧基时(PPHACTPA-1),其阻燃作用略优于PHACTPA,而每个磷腈环所含苯氧基数增至2(PPHACTPA-2)时,其阻燃作用明显降低,差于PHACTPA。PHACTPA和PPHACTPA主要是通过凝聚相机理对E-44/NX-2003产生阻燃作用。阻燃剂在高温下生成具有强脱水作用的磷酸类化合物而促进环氧树脂固化物炭化,同时环氧体系分解生成的惰性气体使炭层发泡形成膨胀性炭层。这种致密的膨胀性炭层通过隔热隔氧及抑制环氧体系进一步地分解而产生阻燃作用。PPHACTPA-1更易转变成磷酸类化合物,因而促进成炭的能力更强,阻燃作用更好。PPHACTPA-2含磷量低,因而促进成炭的能力较差,阻燃作用较弱。

二氧化钛在发射药燃烧中的阻燃作用研究

通过差热分析(DTA)和密闭爆发器两种方法,研究了锐钛型二氧化钛(TiO2 )在太根发射药中的阻燃作用。结果显示,差热试验中含二氧化钛的太根药,在900℃附近存在二氧化钛晶型转变的吸热效应; 定容燃烧试验中,含二氧化钛的太根药燃烧速度明显降低。分析认为,含二氧化钛的太根药燃烧过程中主要存在下列阻燃的因素: 二氧化钛自身晶型转变的吸热效应和阻燃剂粒子在太根药中的表面覆盖效应。

红外光谱法研究TBPA对羊毛的阻燃作用机理

对比TBPA阻燃羊毛与非阻燃羊毛在不同温度下的红外光谱(IR)可以看到:阻燃羊毛在340℃时-CH_n吸收峰(2950～2899cm^(-1))和-NH_m吸收峰(1580～1490cm^(-1))已经消失,而到400℃时非阻燃羊毛中的-CH_n和-NH_m峰仍然存在。我们得出结论:溴不仅在气相发挥阻燃作用,而且通过氢转移阻燃机理在气-固两相同时发挥阻燃作用。

含单羟乙基蜜胺的阻燃剂的碳化及阻燃作用

用热重分析法研究了以多聚磷酸铵和单羟乙基蜜胺复配的膨胀型阻燃剂（ＩＦＲ）的碳化及其对聚丙烯（ＰＰ）的阻燃作用．结果表明，ＩＦＲ和空气中的氧参与了ＰＰ的热分解反应，促进其生成了对热比较稳定的富碳物质，使热重残余率增加．但燃烧结果指出，ＩＦＲ－ＰＰ阻燃体系的阻燃性能主要取决于ＩＦＲ的组成。

三聚氰胺改性聚氨基环三磷腈对环氧树脂的阻燃作用

通过极限氧指数测定,垂直燃烧试验和锥形量热分析研究了三聚氰胺改性聚氨基环三磷腈(MPHACTPA)对改性脂肪胺固化环氧树脂(E-44/DG593)的阻燃作用,并与聚氨基环三磷腈(PHACTPA)进行了比较。结果表明,PHACTPA和MPHACTPA对E-44/DG593均有较好的阻燃作用。三聚氰胺与六氯环三磷腈的摩尔比对MPHACTPA的阻燃作用有些影响,当两者的摩尔比为1.5∶1(MPHACTPA-2)时,其阻燃作用最好。锥形量热试验残余物分析结果表明:PHACTPA和MPHACTPA在燃烧过程中受热分解成磷酸、偏磷酸、聚磷酸等,这些化合物促使E-44/GD731脱水炭化,并在NH3、N2、CO2等惰性气体的发泡作用下形成膨胀性炭层,因而产生强的凝聚相阻燃作用。MPHACTPA-2促进成炭的能力较强,因而阻燃作用更好。

六苯氧基环三磷腈对PC/ABS合金的阻燃作用

通过极限氧指数测定(LOI)、垂直燃烧试验和锥型量热分析研究了六苯氧基环三磷腈(HPTCP)对聚碳酸酯/丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(PC/ABS)合金的阻燃作用。结果表明:HPTCP对PC/ABS具有良好的阻燃效果。当添加量为15%时,阻燃PC/ABS的LOI为25.0%,阻燃等级达FV-0,并且与未阻燃PC/ABS相比,燃烧时的热释放速率、总热释放量、最高热释放速率、平均热释放速率,平均有效燃烧热和质量损失明显降低;热重分析表明,HPTCP对PC/ABS合金的热稳定性影响较小。热重和残余物分析结果表明,HPTCP主要是通过凝聚相产生阻燃作用,HPTCP的添加可有效抑制PC/ABS的分解,促进它成炭,形成膨胀性炭层,该炭层通过隔热、隔氧及阻止PC/ABS分解产物的挥发而产生阻燃作用。

层状复合氢氧化物的制备改性及其对热塑性硫化胶的阻燃作用

用氩载氨气泡膜限域共沉淀反应合成了层状复合氢氧化物(LDH)及其硬脂酸改性样品,与热塑性硫化胶Santoprene熔炼制成LDH/Santoprene复合材料,在EDS、XRD、IR和N2吸解表征的基础上,对LDH-Santoprene复合物的机械性能及燃烧性能进行了测试评价。结果表明所用合成方法能够实现小尺寸LDH微晶的快速合成与表面改性,微晶粒度及表面性能明显改观;改性样品对Santoprene有更好的复合效果和明显的阻燃作用。

二丙基次膦酸铝和氢氧化镁对PA6的复合阻燃作用

通过极限氧指数测定、垂直燃烧实验和锥形量热分析研究了二丙基次膦酸铝(ADPP)和氢氧化镁(MH)对尼龙6(PA6)的复合阻燃作用。结果表明:ADPP与MH对PA6无协同阻燃作用,ADPP复配少量的MH(质量分数<10%)阻燃PA6的LOI和垂直燃烧级别变化不大,总热释放量(THR)和最高热释放速率(PHRR)略有增加,但热稳定性有明显改善。残余物分析结果表明,复合少量的MH略增加了材料的成炭性,但炭层结构变得比较松散,因而对ADPP阻燃PA6的影响不大。而随着MH用量增加,成炭性明显下降,因而降低了ADPP对PA6的阻燃作用。

N-六羟甲基氨基环三磷腈对纸的阻燃作用

通过极限氧指数(LOI)测定、垂直燃烧实验和锥型量热分析研究了N-六羟甲基氨基环三磷腈(HHMAPT)对纸的阻燃作用。结果表明:HHMAPT对针叶木纸板具有良好的阻燃效果,当添加量为4.5%时,阻燃纸的LOI高达34.9%,阻燃等级达难燃级别,HHMAPT阻燃纸板试样点燃之后热释放速率增加比较缓慢,质量损失变慢,完全燃烧所需时间延长,最高热释放速率、平均热释放速率、平均有效燃烧热和总热释放量明显下降,且随HHMAPT添加量的增加愈明显。热重和残余物分析结果表明,HHMAPT主要是通过凝聚相机理产生阻燃作用,HHMAPT热解形成的磷酸类化合物促进了纸的脱水和成炭,形成的膨胀性炭层通过隔热、隔氧和阻止分解产物挥发而产生阻燃作用。

IFR对TPU/CPE体系的阻燃作用

采用国产热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、氯化聚乙烯(CPE)在TPU/CPE二元共混改性体系的基础上,添加自行复配研制的膨胀型阻燃剂(IFR),对所构成的TPU/CPE/IFR进行了研究。结果表明:TPU/CPE/IFR阻燃体系阻燃性可达到FV-0级(IFR为19.2份),并具有较好的力学性能;该阻燃体系的拉伸强度、断裂伸长率分别保持了TPU/CPE的56%和73%。TPV/CPE/IFR体系随着IFR用量的增加,流动性变好。

非金属矿物在不饱和聚酯树脂中阻燃作用的研究

研究了不饱和聚酯树脂(191#)中填充不同非金属矿物时,不饱和聚酯树脂的阻燃作用。采用氧指数法对水镁石、菱镁矿(以碱式碳酸镁代替)和透闪石等填料的阻燃作用进行了研究。经比较,水镁石的阻燃作用最好。讨论了水镁石的粒度和添加比对阻燃性的影响。结果表明:水镁石的粒度(目数)对氧指数(OI)影响较小;添加比对氧指数(OI)影响较大。当不饱和聚酯树脂与水镁石的质量比为1∶3时,氧指数为46.0。填充水镁石后的不饱和聚酯树脂可用于各种防火、阻燃场合。

苯基改性聚氨基环三磷腈对环氧树脂固化物的阻燃作用

通过锥形量热分析研究了苯基改性聚氨基环三磷腈(BPHACTPA)对酚醛胺固化环氧树脂(E-44/NX-2003)的阻燃作用,结果表明BPHACTPA对E-44/NX-2003有明显的阻燃作用,添加质量分数30%的BPHACTPA,E-44/NX-2003的总热释放量、最大热释放速率、平均热释放速率、平均有效燃烧热和平均质量损失速率分别降低了30.5%、56.9%、53.2%、22.1%和16.6%,达到热释放速率峰值所需时间和完全燃烧时间分别从83s和240s增加到了135s和330s。锥形量热实验的残余物分析表明,BPHACTPA主要是通过促进E-44/NX-2003炭化,并在CO2、N2和NH3等惰性气体的发泡作用下形成膨胀性炭层而产生阻燃作用。

二丙基次磷酸铝对尼龙6的阻燃作用

通过极限氧指数测定、垂直燃烧实验和锥型量热分析研究了二丙基次磷酸铝(ADPP)对尼龙6(PA6)的阻燃作用。结果表明,ADPP对PA6具有良好的阻燃效果。当ADPP添加量为15%时,阻燃PA6的LOI就高达30.7%,阻燃等级达V-0。与未阻燃PA6相比,燃烧时的热释放速率和质量损失速率显著降低,但累计热释放量略有增大。热重和残余物分析结果表明,ADPP是通过气相和凝聚相同时产生阻燃作用的。一方面它通过分解成不挥发性磷酸铝和促进PA6成炭,形成膨胀层而产生阻燃作用;另一方面,它分解成挥发性磷化物,在气相通过捕获燃烧产生的自由基而抑制燃烧。ADPP热稳定性良好,能满足聚酰胺的加工要求,但其使用明显降低了PA6的热稳定性。

丁胺封端三嗪成炭剂对聚丙烯的阻燃作用

通过极限氧指数(LOI)测定,垂直燃烧试验和锥形量热分析研究了丁胺封端三嗪成炭剂(成炭剂-2)对聚丙烯(PP)的阻燃作用,并与未封端的三嗪成炭剂(成炭剂-1)进行了比较。结果表明,由成炭剂-1和成炭剂-2与聚磷酸铵(APP)复配而成的膨胀型阻燃剂(分别简称IFR-1和IFR-2)对PP均具有良好的阻燃作用。垂直燃烧试验和LOI测定表明,IFR-1和IFR-2的阻燃作用无明显差异;而锥形量热试验表明,IFR-2的阻燃作用好于IFR-1。锥形量热试验残余物分析表明,APP受热分解形成的聚偏磷酸促使成炭剂脱水炭化,并在APP、成炭剂和PP分解过程中产生的惰性气体作用下膨胀发泡,形成致密的膨胀性炭层。该膨胀性炭层通过隔热、隔氧和阻止裂解物挥发而产生阻燃作用。丁胺封端有效地降低了成炭剂的氯含量,并显著改善了其热稳定性,这使成炭剂更能满足阻燃材料无卤的要求,并有利于改善塑料加工的环境和防止加工设备的腐蚀。