基于ReaxFF反应力场的膨胀阻燃体系热解反应机制研究

采用ReaxFF反应分子动力学模拟添加不同膨胀阻燃体系的聚丙烯(PP)的热解过程,从分子水平探究嵌段共聚物(PAPO⁃MP)与共混(PAPP/MPP)2种状态下阻燃体系的热解反应机制。结果表明,模拟热重曲线与实验结果误差低于2.1%;加入膨胀阻燃体系后,反应活化能从200.16 kJ/mol分别降至154.64 kJ/mol(PAPO⁃MP)和159.14 kJ/mol(PAPP/MPP),说明阻燃剂优先反应从而保护基材;气体小分子数量分别减少10%(PAPO⁃MP)和17.5%(PAPP/MPP),P—O—P结构可以促进大分子团聚物生成,从而降低有毒有害气体生成及提高残炭质量;添加PAPO⁃MP比添加PAPP/MPP的体系势能平均降低11.6×10^(3)kcal/mol,因此添加嵌段共聚物材料稳定性更优。

分子筛在无卤膨胀阻燃体系中的协效催化作用

考察了分子筛在自制膨胀型阻燃体系(IFR)中的协效催化作用。利用添加分子筛的IFR对聚丙烯(PP)进行阻燃。运用扫描电子显微镜、垂直燃烧仪等对膨胀阻燃PP体系的表面形态和性能进行了研究。结果表明,阻燃PP加入不同的分子筛后,燃烧级数达到V-0级,氧指数最高增加17.86%,有明显的成炭效果,可获得良好的阻燃性能。

超薄型硅丙乳液防火涂料的膨胀阻燃体系研究

以自制硅丙乳液为基料，聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺为基本膨胀阻燃体系，加入纳米氢氧化镁和膨胀石墨制成膨胀型防火涂料。通过耐火实验考察各阻燃成分的用量对涂料耐火时间和膨胀炭层的影响，通过热重分析研究防火涂料的热稳定性。结果显示，硅丙乳液与膨胀阻燃体系的最优质量比为l：（2～2．5），聚磷酸盐、三聚氰胺、季戊四醇的最优质量比为3．5：1：1，可膨胀石墨和纳米氢氧化镁最佳含量为6％和1％；防火涂料厚2mm，在1000℃酒精喷灯下，105min时样品背温≤200℃；添加可膨胀石墨和纳米氢氧化镁可以明显降低涂层的热失重率，提高涂层热稳定性。

红磷膨胀阻燃体系阻燃聚甲醛的研究

采用膨胀阻燃体系(IFR)对聚甲醛(POM)进行阻燃改性,研究了不同阻燃体系的阻燃效果、熔体流动速率和力学性能。结果表明,膨胀阻燃体系能显著提高POM阻燃性能,且POM/红磷/聚酯型聚氨酯/三聚氰胺尿酸盐=65/20/10/5时,综合效果最佳,可以达到离火自熄,点燃过程中形成的炭层明显,而且力学性能降低最少,加工性能最好,增容剂KT-3对体系的增容效果最明显,力学性能最佳。

SiO_2和Al_2O_3对PP/APP/PER膨胀阻燃体系的协同作用

聚丙烯/聚磷酸铵/季戊四醇(PP/APP/PER)是一典型的无卤膨胀体系,文中结合氧指数(LOI)及热失重分析(TGA)实验配合锥形量热仪(CONE)研究了SiO2和Al2O3对该膨胀体系阻燃、抑烟的协同作用。与文献[1]的比较表明,不具有分子筛笼形结构的SiO2或Al2O3同样也具有促进PP/APP/PER体系凝缩相快速成灰、稳定炭层、降低热释放及烟释放的作用;说明硅铝酸盐的物理结构不是影响膨胀阻燃协同作用的主要因素。

膨胀阻燃体系对防火涂料防火性能的影响

主要研究P-C-N膨胀阻燃体系、膨胀石墨配合P-C-N膨胀阻燃体系、鳞片石墨配合P-C-N膨胀阻燃体系,对膨胀型防火涂料的防火性能影响,以及不同膨胀倍数的膨胀石墨、不同含量的膨胀石墨和鳞片石墨,对防火涂料防火性能的影响。结果表明,P-C-N膨胀阻燃体系对膨胀型防火涂料的热释放性能起决定性作用。同时,在膨胀型防火涂料中添加一定比例的膨胀石墨配合P-C-N膨胀阻燃体系,可提高防火涂料膨胀碳层致密性和均匀度,增加其阻燃性能。

膨胀阻燃体系对钢结构防火涂料性能影响的研究

以醋叔乳液(VAc-VeoVa)为成膜物质,聚磷酸铵/季戊四醇/三聚氰胺/可膨胀石墨(APP/PER/MEL/EG)为膨胀阻燃体系(IFR),研究IFR及其与VAc-VeoVa的比例对防火涂料性能的影响。通过模拟大板燃烧法、耐水性能测试、扫描电镜等技术或分析手段对防火涂料进行了测试与表征。正交实验直观分析结果表明,IFR中对防火涂料的影响顺序依次为:APP>EG>PER>MEL,最佳配比为APP∶PER∶MEL∶EG=22∶8∶8∶4.5。当VAc-VeoVa的用量为30%,IFR的用量为40%时,防火涂层的耐水性最佳,防火性能最好。

填料对不同膨胀型阻燃体系的影响

对比了聚丙烯(PP)基体中,不同填料对聚磷酸铵(APP)-季戊四醇(PER)与磷酸胍(GP)-PER膨胀型阻燃(IFR)体系产生的不同影响,并以填料Si O2、Ca CO3、Sb2O3以及Al2O3为代表,进行了研究。极限氧指数(LOI)结果表明填料与APP-PER体系复配后,LOI提高,并产生协同作用,但与GP-PER体系复配后,LOI降低,产生拮抗作用。SEM-EDS结果表明,填料加入APP-PER体系后改善了炭层致密性,炭层中的填料被大量可溶性含磷降解产物(PDPs)包覆、粘结,而填料加入GP-PER体系后却富集在炭层表面,破坏炭层致密性。X射线衍射结果表明,GP-PER体系的炭层表面富集的粒子为填料本身或相应磷酸盐以及聚磷酸盐。热失重、离子色谱等测试表明,在2种IFR体系产生的炭层中,PDPs的含量和性状差异较大,应是填料对炭层产生协同或拮抗作用的关键因素之一。

聚合物膨胀阻燃体系研究进展

阐明了膨胀阻燃剂的组成、选择准则及作用机理 。

膨胀型阻燃体系在沥青中协同阻燃作用的研究

采用氧指数测定(LOI)对道路阻燃沥青中膨胀型阻燃剂(IFR)、可膨胀石墨(EG)以及两者协同体系(IFR-EG)的阻燃效果进行了考察,同时采用扫描电镜(SEM)技术手段对阻燃机理进行了分析。结果表明,EG与IFR体系复配后有很好的协同阻燃效果,制得的阻燃沥青氧指数明显升高,热稳定性能增强,燃烧后形成膨胀多孔均质碳层。扫描电镜(SEM)结果表明,膨胀型阻燃体系在道路沥青中的协同阻燃机理在于凝聚相成炭,即能促进聚合物成碳,沥青表面膨胀率明显提高。

膨胀型阻燃体系阻燃LDPE性能的研究

比较了Ⅰ型聚磷酸铵(n>30)和Ⅱ型聚磷酸铵(n>1000)的基本性质及其阻燃低密度聚乙烯复合材料的力学性能和阻燃性能,研究表明:聚磷酸铵(APP)提高了复合材料的氧指数LOI,延缓复合材料的分解,但会造成复合材料力学性能的下降,这一点不因APP种类而改变。然而,聚磷酸铵的表面改性会改善APP在LDPE中的分散,提高二者的相容性,有利于复合材料力学性能的提高。

水性钢结构防火涂料膨胀阻燃体系的研究

分析了水性树脂基料在水性膨胀型钢结构防火涂料中的作用,采用热重分析法(TG)、示差扫描量热法(DSC)分析比较了水性硅丙树脂、纯丙乳液和苯丙乳液等基料对防火涂料防火性能的影响,得出水性硅丙树脂具有较好的防火性能。采用正交实验法研究了各因素对涂料防火性能的影响,确定了防火涂料的基料与阻燃剂的最佳配比为:m(水性硅丙树脂)∶m(聚磷酸铵)∶m(三聚氰胺)∶m(季戊四醇)=3.5∶4∶4∶3。

APP-DAP-CS膨胀阻燃体系阻燃聚甲醛研究

为提高聚甲醛(POM)的阻燃性能,以聚磷酸铵(APP)-磷酸氢二铵(DAP)-玉米淀粉(CS)为膨胀阻燃体系,将其与POM通过熔融共混制备了阻燃POM复合材料。并采用氧指数(LOI)仪、水平垂直燃烧(UL-94)测定仪、热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)及锥形量热仪(CONE)等仪器对所制备的样品进行了测试与表征,结果表明:当复配膨胀体系中APP∶DAP∶CS=4∶3∶1时,阻燃POM的LOI可达38,UL-94等级为V-1级,热释放速率和总释热量均较小,炭层结构致密稳定,说明APP-DAP-CS膨胀阻燃体系能够有效抑制POM的燃烧,具有良好的阻燃作用。

ZB在PP膨胀型阻燃体系中协同作用的对比研究

由聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）、三聚氰胺（MA）和聚丙烯（PP）组成的聚丙烯膨胀型阻燃体系（PP／IFR），以硼酸锌（ZB）与聚丙烯膨胀型阻燃体系（PP／IFR）发生协同效应来提高硼酸锌／聚丙烯膨胀型阻燃体系（ZB／PP／IFR）的阻燃性能和力学性能。使用极限氧指数仪（LOI）测试了ZB／PP／IFR的阻燃性能；以电子万能试验机测试了ZB／PP／IFR的力学性能；以箱式电阻炉对ZB／PP／IFR进行了灼烧，试验数据都表明ZB与PP／IFR有较好的阻燃协同效应。

分子筛/受阻胺对膨胀阻燃聚丙烯的协同阻燃作用

采用热失重、极限氧指数、锥形量热研究了以受阻胺(NOR116)和分子筛为协效剂,与聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)在聚丙烯基体中的热降解行为及协同阻燃性;并用拉曼光谱和扫描电镜分析了残炭的结构和形貌,进一步研究了其协同阻燃机理。结果表明,NOR116/分子筛协效阻燃体系可明显提高极限氧指数并改善燃烧时熔滴缺陷,显著降低热释放速率、烟释放速率;NOR116可有效提高PP的初始分解温度及最大分解速率温度,使膨胀阻燃体系后期的交联成炭及气体释放更加匹配;在燃烧过程中分子筛与膨胀阻燃体系形成了Si-P-Al-C的结构,可有效稳定炭层;拉曼光谱及扫描电镜结果表明,NOR116和分子筛可促进膨胀阻燃体系形成致密且高石墨化程度的炭层,有效阻隔了氧气的进入及热的反馈。

均三嗪系列膨胀型阻燃剂的合成及应用

均三嗪系列膨胀型阻燃剂具有抑烟、低毒、无腐蚀、阻燃效果佳等优点,在无卤膨胀阻燃高聚物领域具有很好的应用潜力。综述了均三嗪系列膨胀型阻燃剂的合成及应用,以三聚氰胺或三聚氯氰为基,通过化学反应重建或复配等方法可以得到一系列无卤膨胀阻燃剂,同时介绍了上述阻燃剂对高聚物的阻燃情况,最后提出了均三嗪系列阻燃剂未来的发展方向。

沉淀法制备EPDM-g-MAZn离聚物及其对膨胀阻燃聚丙烯性能的影响

针对膨胀阻燃剂在有效提高聚丙烯(PP)阻燃性能的同时会大大降低PP力学性能的问题,以自制的马来酸酐(MAH)接枝三元乙丙橡胶锌离聚物(EPDM-g-MAZn)作为PP/IFR阻燃材料的改性剂,研究其对PP/IFR阻燃性能以及力学性能的影响及其机理。结果表明,EPDM-g-MAZn离聚物能在保持PP/IFR材料良好阻燃性能并在基本不损失拉伸强度的同时使PP/IFR材料的冲击强度提高4.46倍,拉伸强度的保留率明显高于PP/EPDM-gMAH/IFR。Zn O与EPDM-g-MAH上的MAH形成的离子键作用可以形成以Zn O连接很多EPDM的交联结构,在PP与IFR之间起交联剂和补强剂的作用,提高界面结合强度,从而有效提高PP/IFR材料的力学性能。

IFR/可膨胀石墨及协效剂氧化锌对PP阻燃性能影响的研究

制备了聚丙烯(PP)/有机膨胀型阻燃体系(IFR)、PP/IFR/可膨胀石墨(EG)和PP/IFR/可膨胀石墨(EG)/协效剂氧化锌(ZnO)三种体系,通过力学性能、氧指数(LOI)、垂直燃烧测试及热重分析(TG),探讨了复配膨胀型阻燃体系IFR/EG与协效阻燃剂ZnO之间的协同效应。结果表明,当IFR/EG/ZnO质量比为9.25/9.25/1.5时,阻燃PP的LOI值达到最高,同时阻燃PP的力学性能比不含ZnO的PP有所提高。TG结果表明,ZnO的加入使阻燃PP的热稳定性得到提高,形成了更稳定的保护层,从而提高了PP的阻燃效果。

膨胀型阻燃剂在聚丙烯中的应用

对自制的膨胀型阻燃剂(IFR)进行了颅处理并添加了协效阻燃剂等助剂,形成一种高效的膨胀型阻燃体系。通过氧指数、热重分析和扫描电子显微镜等检测手段,考察了该阻燃体系的阻燃性能和添加量、IER、硼酸锌和其他助剂最佳质量比为25∶2∶2。改进后的膨胀型阻燃体系用于聚丙烯,不仅阻燃性能优良,同时还具有较好的力学性能。

均三嗪环类物质膨胀阻燃研究进展

介绍了膨胀阻燃体系的内涵,综述了以均三嗪环类物质为核心的膨胀阻燃体系在阻燃高聚物材料方面的应用研究进展,并展望该领域今后的发展方向。