阻燃丙烯酸树脂涂料的制备及其性能

为解决丙烯酸树脂在使用过程中存在阻燃性能低的问题,通过超声和机械搅拌相结合的方法在丙烯酸树脂乳液中加入由聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)和三聚氰胺(MEL)以不同配比复合而成的膨胀型阻燃剂(IFR),制得阻燃丙烯酸树脂涂料(PA-IFR)。利用红外光谱仪、X射线衍射仪、铅笔硬度计和极限氧指数仪对PA-IFR的化学结构、透光率、硬度以及阻燃性能进行测试。结果表明:当膨胀型阻燃剂的质量分数为30%,APP/PER/MEL的配方比为2∶1∶1时,PA-IFR的硬度达到5H,极限氧指数LOI值达32.6%,属于难燃材料。

聚氨酯软质泡沫制品阻燃性能检测分析

采用氧指数仪、硬泡垂直燃烧仪、扫描电镜等测得软质聚氨酯(PU)泡沫的燃烧性能和泡孔结构,并依据GB 50826-2012电磁波暗室工程技术规范7.1.4和8.1.4章节,对燃烧性能指标要求进行判定;研究PU泡沫制品不同燃烧性能之间的相关性,对测试方法的适用性进行探讨。结果表明:氧指数越低,PU泡沫试样在空气中被引燃后难熄灭,质量剩余越少;密度较大、氧指数较高的软质PU泡沫试样在垂直燃烧试验中可实现离火自熄,氧指数与垂直燃烧的燃烧火焰高度相关性不大。对作为吸波材料的一批软质PU泡沫,按其工艺规范要求进行判定,垂直燃烧最大火焰高度(平均燃烧高度)超标是其阻燃性能未达标的主要原因。分析认为,由于软质PU泡沫开孔结构和垂直燃烧测试方法的特点,采用GB/T 8333-2012对软质PU泡沫的垂直燃烧性能进行评价是值得商榷的。

无卤阻燃改性超高分子量聚乙烯纤维的制备及性能

通过氮磷系阻燃剂复配方式,以三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为主阻燃剂,二乙基次膦酸铝(ADP)为协效阻燃剂,六方氮化硼(h-BN)为杂化改性剂,白油为溶剂,制备了无卤阻燃超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)纤维。首先对阻燃剂粉体进行干燥、表面处理,然后与白油共混,经过超声波液相分散、研磨机高速研磨,得到无卤阻燃浆料。将此阻燃浆料分散到PE-UHMW纺丝原液中,经双螺杆挤出机挤出得到冻胶丝,冻胶丝经过溶剂萃取、干燥、热牵伸,最终得到阻燃PE-UHMW纤维,对纤维的阻燃性能和力学性能进行表征。结果表明,通过研磨机的反复研磨,可将粉体粒径降低到百纳米级别,更易于在PE-UHMW溶胀液中分散,且极大地提升了阻燃纤维的可纺性;杂化改性剂提升了复配阻燃剂的阻燃性和材料的阻燃等级,当h-BN质量分数为4%时,阻燃剂质量分数可以到20%,PE-UHMW纤维的极限氧指数值达到27.5%,材料阻燃等级达到V-0级;通过一系列改性手段,可使PE-UHMW纤维在添加大量的阻燃粉体后,仍能保持良好的可纺性,且改性对纤维力学性能影响较小,拓宽了PE-UHMW纤维的应用领域,提升其使用价值。

生物质固体阻燃浮力材料的合成与阻燃性能研究

为了解决油品储运过程中所用的固体阻燃浮力材料存在的环保和阻燃性能不理想等问题,以空心玻璃微珠为基体、微晶纤维素为炭源、植酸溶液为酸源和气源,合成了一种新型环保无毒的生物质阻燃浮力材料,并对材料形貌、极限氧指数、密度、体积电阻率、机械强度、隔热及抑制油品挥发等性能进行表征。结果表明,材料的极限氧指数为53%,最低密度为0.469 g/cm^(3),体积电阻率为2.178×10^(7)Ω·m,抗压强度为512 kPa,油品挥发抑制率为97%。该生物质材料具有阻燃性能优异、机械强度高、抑制油品挥发性能良好、可降解等特点,可满足油品储运过程中阻燃防护的要求。

改性空心玻璃微珠对约束层轻量化影响研究

为制备低密度、高模量的轻量化约束阻尼材料,使用A187对空心玻璃微珠表面进行改性处理,通过扫描电镜观察改性结果。进一步将改性后的空心玻璃微珠加入到约束阻尼涂料中,通过力学性能、极限氧指数、导热系数、复合损耗因子等测试,考察改性后的空心玻璃微珠对约束层各项性能的影响。结果表明:A187可以成功完成表面改性,随着空心玻璃微珠用量的增加,约束层密度降低、模量降低、黏度先降低后升高、氧指数提高、导热系数降低。添加6%改性空心玻璃微珠后,弯曲模量保持率为90.2%,密度降低16.67%,阻尼损耗因子整体温域仅少量降低,降低约束层密度的同时,保证了阻尼材料的降噪特性。

一种高温氧指数测定仪

高温氧指数测定仪(high temperature oxygen index tester)是一种用于评估被测材料在高温热辐射条件下燃烧性能的测定仪器。它的工作原理是计算被测材料在高温环境中维持基本的燃烧所需的极限氧浓度来确定被测材料的氧指数。高温氧指数测定仪是对传统氧指数测定设备的升级和补充,可以极大的丰富被测材料的应用领域和使用范围,在阻燃材料、消防工程领域和五金制品材料具有较高的使用意义。

氢氧化镁/氢氧化铝/POE/m-LLDPE复合材料的阻燃和力学性能

采用氢氧化铝(ATH)和氢氧化镁(MH)为阻燃剂,乙烯-辛烯共聚物(POE)为增韧剂,马来酸酐接枝线型低密度聚乙烯(LLDPE-g-MAH)为增容剂,通过双螺杆挤出和注射成型制备了茂金属线型低密度聚乙烯(m-LLDPE)阻燃复合材料。通过拉伸试验、冲击试验、热重分析、极限氧指数、垂直燃烧试验和扫描电镜研究了阻燃剂和POE质量分数以及阻燃剂的表面处理对阻燃m-LLDPE阻燃性能、力学性能和形貌的影响。结果表明,阻燃剂(ATH/MH)的热分解温度范围完全覆盖了m-LLDPE的热降解范围,材料燃烧过程中,ATH/MH能一直起到阻燃作用。阻燃剂质量分数为60%,未处理(ATH/MH)/POE/m-LLDPE复合材料的极限氧指数(28.7%)为纯m-LLDPE的近1.65倍。POE质量分数由6%增至10%,使60%未处理(ATH/MH)/POE/m-LLDPE的冲击强度(46.93 kJ/m^(2))和断裂伸长率(28.67%)分别增至84.44 kJ/m^(2)和33.17%,分别提高了79.92%和15.69%。由于与基体树脂较好的界面结合,硅烷或硬脂酸处理的(ATH/MH)可同时提高ATH/MH/POE/m-LLDPE复合材料的力学性能和阻燃性能。

添加型阻燃剂对异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫阻燃性能的影响

将卤系阻燃剂八溴醚(BDDP)、磷系阻燃剂磷酸三苯酯(TPP)、硼酸盐系阻燃剂五硼酸铵分别与异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫(IBPIF)发泡料浆混合,经自由发泡和高温固化工艺制得阻燃IBPIF,并对阻燃IBPIF宏观泡孔结构、表观密度及极限氧指数(LOI)进行测试。结果表明:添加BDDP和TPP的IBPIF出现泡孔结构破坏并有贯穿孔和开裂现象,且添加TPP会使IBPIF高温固化后严重收缩,添加五硼酸铵的IBPIF泡孔结构较为规整;添加量为甲组分与发泡黑料总质量20%时,添加BDDP,TPP和五硼酸铵的IBPIF的LOI分别为30.0%,30.2%,30.6%,与纯IBPIF相比,分别升高了35.75%,36.65%,38.46%,但IBPIF的LOI升高速率随TPP添加量的升高逐渐减缓。

棉/APP/PHBV阻燃复合材料的制备及性能分析

探讨精梳落棉/聚磷酸铵(APP)/3⁃羟基丁酸酯和3⁃羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)阻燃复合材料替代黄麻阻燃复合材料的可行性。将精梳落棉制备成纤维粉末,注塑成型为9种配比的棉纤维粉/APP/PHBV阻燃复合材料,以阻燃和燃烧性能为指标进行了配比优选。测试了优选配比的棉纤维粉/APP/PHBV的阻燃和燃烧性能、热稳定性、拉伸性能、红外光谱、断面形貌结构,并与2种典型的黄麻阻燃复合材料产品进行对比。结果表明:棉纤维粉/APP/PHBV质量配比为35/10.5/54.5时,阻燃性能较优,LOI值可达27.9%,UL94等级V⁃0级,点燃时间20 s,平均有效燃烧热26.6 MJ/kg,平均热释放速率184 kW/m^(2),总释放烟量4.5 m^(2);与黄麻纤维毡/APP/PP和黄麻纤维毡/APP/PHBV阻燃复合材料相比,除拉伸强度稍低外,其他各项性能均达到黄麻阻燃复合材料水平。认为:棉纤维粉/APP/PHBV 35/10.5/54.5的阻燃复合材料性能较好,可部分替代黄麻阻燃复合材料。

角蛋白植酸涂层棉织物的协同阻燃效果

为了更好地推广生物质材料的阻燃应用,以角蛋白(WK)和植酸(PA)为阻燃剂,采用浸轧喷涂法对棉织物进行阻燃整理,研究两者对棉织物的协同阻燃效果。通过红外光谱仪、极限氧指数仪、热分析仪和微型燃烧量热仪等测试不同棉织物的燃烧性能。结果表明:随着整理次数的增加,WK/PA复配整理织物损毁长度减少,由30 cm下降至15 cm,最低4.5 cm;极限氧指数增大,由原来的18%增加到28.4%,最高到33.3%,且无续燃和阴燃发生,产生了较好的阻燃效果。认为:该方法可以有效解决棉织物的阴燃,为棉织物的阻燃改性提供了一种有效的解决方案。

无卤氮磷系阻燃剂对阻燃三元乙丙橡胶胶料性能的影响

以三元乙丙橡胶(EPDM)为主体材料,分别采用5种无卤氮磷系阻燃剂FR-680,206,AT-903C,FR35RP和FR21RP(用量为110份)制备阻燃EPDM胶料,考察5种无卤氮磷系阻燃剂对EPDM胶料性能的影响。结果表明:5种无卤氮磷系阻燃剂均能明显提高EPDM硫化胶的阻燃性能,EPDM硫化胶的极限氧指数均在30%以上;填充阻燃剂FR-680和FR35RP的EPDM硫化胶具有优异的物理性能,但其阻燃性能相对较差;填充阻燃剂FR21RP的EPDM硫化胶的拉伸强度为7.0 MPa,极限氧指数为39%,总热释放量最大值为83.43 MJ·m^(-2),总烟释放量最小值为462.42 m^(2)·m^(-2),其综合性能最佳。

无卤阻燃剂在环氧树脂中的应用研究进展

将无卤阻燃剂分为有机阻燃剂和无机阻燃剂,综合分析了这两类无卤阻燃剂的阻燃性能,并总结了近几年有机磷系、氮系、磷氮协同阻燃剂等有机阻燃剂以及铝系、镁系、硼系等无机阻燃剂在环氧树脂中的应用与研究进展。

低粘度酚醛环氧阻燃树脂的制备与性能研究

本文制备了一种低粘度的酚醛环氧阻燃树脂,采用FTIR和~1H NMR等对其化学结构进行表征,并重点研究了该树脂的粘度、阻燃性以及力学性能。结果表明,本文制得的树脂产物所测环氧值为0.64,在25℃下所测粘度为15.04 Pa·s,树脂与三乙烯四胺固化物极限氧指数为29%,燃烧等级为UL-94 V-0级,且无熔滴滴落,拉伸强度为49.24 MPa,断裂伸长率为14.13%,弯曲强度为28.48 MPa,冲击强度为36.28 MPa,热变形温度为139.6℃。

高氧指数高刚性聚丙烯的制备及其性能

采用磷氮系膨胀型阻燃剂与短玻璃纤维协同改性聚丙烯,制备了高氧指数高刚性聚丙烯,研究了阻燃剂与玻璃纤维对聚丙烯阻燃性能、力学性能、微观形貌的影响,以及改性聚丙烯对加工温度和螺杆转速的敏感性。结果表明:添加质量分数分别为30%阻燃剂和15%玻璃纤维的聚丙烯极限氧指数达到45.5%,垂直燃烧等级达到UL 94 V-0级,拉伸强度为70 MPa,弯曲强度为77.75 MPa,弯曲模量达到4498 MPa,简支梁缺口冲击强度为5.03 kJ/m^(2);玻璃纤维显著提高了聚丙烯的熔体黏度,提高加工温度和螺杆转速均能使聚丙烯的塑化时间降低,加工温度对塑化时间的影响相对更大,而平衡转矩和物料温度对转速的敏感性则更强,加工过程中需要重视加工温度和螺杆转速对聚丙烯综合性能的影响。

磷氮铝协同阻燃低烟无卤聚烯烃材料性能研究

以乙烯-醋酸乙烯共聚物/乙烯-α-烯烃的共聚物(EVA/POE)为基材,磷氮系无卤阻燃剂(HF-601AE)复配表面改性氢氧化铝(ATH)为阻燃体系,采用熔融混合法制备一种热缩管用无卤阻燃聚烯烃材料,研究不同配比下复合材料的极限氧指数、力学性能、电性能的变化规律,通过热失重分析(TGA)及对燃烧残炭形貌表征探究复合材料的阻燃机理。结果表明:聚烯烃材料为50份、阻燃剂HF-601AE为35份、ATH为20份制备的2^(#)试样力学性能最优,拉伸强度为7.1 MPa,断裂伸长率为502.86%,极限氧指数为37.2%,满足EN45545-2 R22类HL3阻燃等级要求;在371.5℃时热失重速率达到-18.11%/min,燃烧后残炭量较低,炭层无空穴及孔洞,综合性能最优。

共混法阻燃改性Lyocell纤维的制备及其性能

针对共混法制备阻燃Lyocell纤维生产工艺中遇到堵板、飘断丝、凝固浴中出现阻燃剂析出等问题,采用湿法研磨工艺制备了以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液为分散介质的高分散型三聚氰胺氰尿酸(MCA)分散液,并以制备的MCA分散液作为阻燃剂制备阻燃Lyocell纤维。利用激光粒度仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、纤度仪、热重分析仪、极限氧指数仪等测试并分析了MCA分散液粒径的稳定性及pH值稳定性、MCA在纺丝原液中的分布特性、MCA分散液粒径大小和表面助剂含量对纤维可纺性、阻燃Lyocell纤维热稳定性、力学性和阻燃性能的影响。结果表明:MCA分散液粒径及pH值基本无变化;MCA在纺丝原液中的溶解程度和溶解速度在搅拌和真空条件下会明显提高;MCA分散液粒径大小和表面助剂含量对纤维的可纺性具有显著的影响,如粒经D_(90)为0.5μm(90%数量的颗粒直径小于0.5μm),表面助剂含量占阻燃剂6%时,纺丝过程中未出现堵板、纤维飘断丝以及阻燃剂在凝固浴中大量析出等问题;当MCA含量占Lyocell纤维质量40%时,纤维表现出良好的力学性能、阻燃性能及耐洗性,其断裂强度最高为2.76 cN/dtex,极限氧指数(LOI)值为33.3%,纤维经过12次机洗后,LOI值仍保持在30%以上;另外,所制备的阻燃Lyocell纤维初试分解温度与普通Lyocell纤维相比明显提高,纤维中纤维素残炭量(约24.03%)高于未改性纤维残炭量(约16.53%)。

1,3,5-苯三甲基膦酸铝的合成及在硬质聚氨酯泡沫中应用

为提高硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的阻燃性能,避免火灾发生,制备了一种新型的膦酸铝阻燃剂1,3,5-苯三甲基膦酸铝(APMP)。首先以1,3,5-三甲苯和N-溴代丁二酰亚胺(NBS)为原料,通过自由基反应制备得到中间体1,3,5-三(溴甲基)苯(Ⅰ),随后该中间体I与亚磷酸三乙酯反应得到1,3,5-苯三甲基膦酸乙酯(Ⅱ),中间体Ⅱ依次通过水解反应和复分解反应得到1,3,5-苯三甲基膦酸(Ⅲ)和目标产物APMP。采用核磁氢谱、单晶衍射、电感耦合等离子体原子发射和粒度分析等手段对中间体和目标产物结构进行了表征,并得出了各反应的最佳条件,在该条件下APMP的总收率为61.6%。通过极限氧指数(LOI)测定仪和万能试验机等对RPUF的阻燃和力学性能进行测试。结果表明,APMP能够有效提高RPUF的阻燃性能,当APMP质量分数为20%(以聚醚多元醇的质量为基准),RPUF的LOI高达29.3%,UL-94垂直燃烧为V-0级,且材料的力学性能保持良好。

ZDP/TPP/LDH协效阻燃PET复合材料的制备及其性能研究

为了提高聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料的阻燃性能,以二乙基次磷酸锌三磷酸三苯酯(ZDP)、磷酸三苯酯(TPP)、水滑石(LDH)为阻燃剂,与对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)等采用共聚法制备了阻燃改性PET,通过场发射扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TG)、差示扫描量热仪(DSC)以及极限氧指数仪等对改性PET聚酯的结构和性能进行了分析。结果表明,不同阻燃体系在PET中均可以均匀分散,LDH的加入使得改性PET的T_(mc)有所升高,三种阻燃剂复配后,改性PET的阻燃性能明显提升,当LDH、ZDP、TPP复配比例为0.1∶1∶1时,极限氧指数(LOI)可以达到35.9%,改性PET为难燃材料,满足汽车、建筑等阻燃要求。

阻燃剂对喷涂聚脲性能的影响研究

以二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚二醇、端氨基聚醚、芳香族二胺扩链剂以及阻燃剂为原料制备阻燃型喷涂聚脲,通过极限氧指数、垂直燃烧法、热失重等测试方法,考察了阻燃剂的种类、用量对喷涂聚脲的力学性能及阻燃性能的影响。结果表明,甲基膦酸二甲酯(DMMP)会降低聚脲热稳定性,阻燃效果好,但材料力学性能较差;间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)对材料热稳定性影响较小,可以实现离火自熄,对力学性能影响较小;硼酸锌可以提高聚脲的热稳定性,添加量较多时阻燃效果较好,但添加量过多对材料的力学性能会产生不利影响。此外,增加聚脲燃烧过程中的成炭量,并不一定会提高阻燃效果。

硼酸三聚氰胺磷酸盐阻燃剂的制备及其对PP的阻燃改性研究

为了提高聚丙烯(PP)材料的阻燃性,本文制备了硼酸三聚氰胺磷酸盐(MPB)阻燃剂,将其与硅酮母粒、抗氧剂、PP按一定比例熔融共混制成阻燃聚丙烯。然后,采用万能试验机测试、红外光谱测试、极限氧指数测试(LOI)、烟密度(Ds)、热失重分析(TGA)等方法研究了其复配体系对PP力学性能及阻燃性能的影响。结果表明:硼酸三聚氰胺磷酸盐能够提升PP的阻燃性,且随着添加量的增大,阻燃性能有着明显的提升;同时阻燃PP的拉伸强度和断裂强度均有所下降,断裂伸长率增大。