基于热解动力学分析的MPP和MCA粉对聚乙烯粉尘燃爆特性影响研究

聚乙烯粉尘火灾爆炸事故时常发生,为提高企业安全生产,选取三聚氰胺氰尿酸盐(melaminecyanurate,MCA)和三聚氰胺聚磷酸盐(melaminepyrophos-phate,MPP)两种抑爆粉体,使用20L爆炸球实验装置,从爆炸特征参数、热解特性及爆炸产物综合分析了抑爆剂对聚乙烯粉爆炸特性的影响.结果表明:MCA和MPP对聚乙烯粉具有好的抑制效果,且随着抑爆浓度的增加而进一步增强,当MCA和MPP分别添加67.5%(质量分数)和60%(质量分数)时,聚乙烯粉爆炸被完全抑制.通过热解特性分析发现,加入MCA和MPP抑爆剂能减缓聚乙烯粉氧化和热分解,且混合物的活化能均高于单一聚乙烯粉.与此同时,通过ReaxFF-MD模拟分析发现,抑爆剂成功减弱了聚乙烯粉在高温热解时的气相反应.此外,结合爆炸压力、热解特性以及爆炸产物分析了其抑制机理.研究结果对聚乙烯粉爆炸防治具有科学实际指导意义.

MPP阻燃硬质聚氨酯泡沫制备工艺

通过全水发泡技术制备硬质聚氨酯泡沫/三聚氰胺聚磷酸盐(RPUF/MPP)复合材料,并对其泡孔形貌、热稳定性、阻燃性能、烟释放特性进行研究,结果表明,RPUF/MPP复合材料初始分解温度与纯样相比,升高了18~26℃,热稳定性明显提升;50份MPP使复合材料极限氧指数达到24.4%,垂直燃烧达到UL 94 V-0级。RPUF/MPP50热释放速率峰值和总热释放仅为139 W/g和16.7 kJ/g,与纯样相比,分别降低了32.5%和28.3%。经过MPP改性,RPUF/MPP50最大烟密度及烟密度等级分别降低至32.10%和19.56。炭渣分析表明,MPP可以有效促进RPUF/MPP复合材料燃烧过程中致密炭层的形成,且炭层中石墨化成分比例明显提高,有利于其阻燃性能的提升。研究表明,MPP可以显著提升硬质聚氨酯泡沫火灾安全性能。

MPP/EG阻燃改性PP/EPDM发泡复合材料

高填充量的阻燃剂会对聚丙烯(PP)发泡材料的力学性能和泡孔结构造成影响。为制备兼具力学性能、阻燃性能和发泡效果良好的PP发泡复合材料,使用三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和膨胀石墨(EG)共同作用提高PP/三元乙丙橡胶(EPDM)发泡复合材料的阻燃性能。研究发现MPP/EG总添加量为20份且MPP和EG的质量比为1∶1时,材料垂直燃烧等级达到V-0级,极限氧指数为29.9%。并且通过热重分析和锥形量热分析可知,该配比下800℃的残炭率为13.59%,且炭层非常致密,材料的热释放速率峰值降至178.00 kW/m^(2),比未阻燃改性前低了81.54%。同时利用扫描电子显微镜对阻燃改性后的试样断面进行分析,观察材料内部泡孔结构,结果发现阻燃效果最佳(MPP和EG的质量比为1∶1,总添量为20份)的试样,其泡孔平均直径为64.51μm。为减少阻燃剂对材料发泡性能的影响,进一步按照MPP和EG的质量比为1∶1的配比降低MPP/EG总添加量至15份时,泡孔平均直径下降至56.47μm,泡孔密度达到了3.917×10^(6)个/cm^(3)。而微小密集的泡孔同样能够扩大受力面积,使材料的力学性能得到提升。

三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)对高温硫化硅橡胶的阻燃和陶瓷化性能的影响

为协同提升高温硫化硅橡胶的阻燃与陶瓷化性能,以高温硫化硅橡胶为基体,结合煅烧高岭土、磷酸盐玻璃粉和三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)制备了阻燃可陶瓷化硅橡胶复合材料。采用垂直燃烧仪、锥形量热仪(CONE)、热重分析仪(TGA)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM),研究了MPP的组分占比以及硅氧烷粉体改性对硅橡胶复合材料燃烧性能和陶瓷化性能的影响。结果表明:MPP的添加能够有效降低复合材料的热危害,同时提高复合材料煅烧后得到的类陶瓷体的强度;当MPP在15 wt%的组分占比下,1000℃煅烧后样品的弯曲强度超过15 MPa,通过粉体改性可以使MPP恶化的力学强度得到恢复。

焦磷酸三聚氰胺与聚乙烯醇分子之间的氢键相互作用提高聚乙烯醇水凝胶薄膜的阻燃性能

文章通过聚乙烯醇(PVA)与硼酸(H_(3)BO_(3))交联制备成水凝胶薄膜,添加焦磷酸三聚氰胺(MPP)提高PVA/MPP复合水凝胶薄膜的阻燃性能,当添加20 wt%MPP时,PVA阻燃性能达到UL-94 V-0级,MPP的加入可有效降低水凝胶薄膜的热释放速度(HRR)和发烟量。实验结果表明,MPP与PVA分子之间的氢键相互作用可以保持材料的力学性能,提高材料的阻燃性能。PVA/MPP水凝胶膜的阻燃机理是气相与凝聚相阻燃机理的协同作用,MPP分解为三聚氰胺和磷酸,然后三聚氰胺转化为N_(2)和CO_(2),磷酸促进PVA水凝胶形成连续致密的炭层,阻碍了与外界的氧气和热量交换。

MPP/PER/P阻燃PP的阻燃及热裂解行为

采用聚磷酸密胺(MPP)/季戊四醇(PER)/磷(P)三元膨胀型阻燃剂(IFR)阻燃PP。测定了阻燃PP的极限氧指数(LOI)、UL94V阻燃性及热稳定性,以傅立叶变换红外光谱(FTIR)表征了阻燃PP热分解残余物的特征,以锥形量热仪(CONE)测定了阻燃PP诸多与火灾有关的阻燃参数,包括释热速度、质量损失速度、整释热量、有效燃烧热、比消光面积及点燃时间等,还以扫描电镜(SEM)观测了阻燃PP燃烧残炭的形态。

溶剂法合成MPP及其阻燃玻纤增强尼龙66的研究

以强极性有机胺为反应介质,通过三聚氰胺与多聚磷酸的成盐反应一步合成磷氮复合型阻燃剂三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)。考察了反应温度、反应时间和加料方式等对MPP阻燃玻纤增强尼龙66性能的影响,发现在MPP质量分数为25%时所得材料的阻燃性能达到UL94(1.6mm)V-0级,拉伸强度和缺口冲击强度分别达120MPa和6.7kJ/m2。研究了体系的阻燃机理,为解决玻纤增强尼龙材料的玻纤“烛芯效应”及阻燃材料难以兼具阻燃性能和力学性能的难题提供了新方法。

MPP/PER/APP阻燃PP的阻燃及热裂解行为

采用聚磷酸蜜胺 (MPP) /季戊四醇 (PER) /聚磷酸铵 (APP)三元膨胀型阻燃剂 (IFR)阻燃聚丙烯 (PP) ,测定了阻燃PP的极限氧指数 (LOI)、UL94V阻燃性及热稳定性 ,以傅里叶变换红外光谱 (FTIR)分析了阻燃PP的热分解残余物 ,以锥形量热仪 (CONE)测定了阻燃PP的诸多与火灾有关的阻燃参数 ,包括释热速度、质量损失速度、总释热量、有效燃烧热、比消光面积及引燃时间等 ,以光电子能谱 (XPS)测定了阻燃PP残炭表面的元素组成及XPS曲线拟合数据 ,还以扫描电镜 (SEM )观测了阻燃PP残炭的形态。

三聚氰胺聚磷酸盐/焦磷酸哌嗪协同阻燃热塑性动态硫化橡胶

研究了三聚氰胺聚磷酸盐/焦磷酸哌嗪(MPP/PAPP)膨胀体系影响热塑性动态硫化橡胶(TPV)阻燃和力学性能的量效关系,揭示了MPP/PAPP的协同阻燃和增强增韧作用。结果表明,总添加质量分数恒定为30%,MPP/PAPP以质量比3∶7共混TPV时,MPP和PAPP的协同阻燃作用最佳。相比于单独添加MPP或者PAPP,9MPP/21PAPP/TPV复合材料拥有更高的极限氧指数(25.7%)、垂直燃烧级别(V-0)和最低的热释放速率峰值(149.9 kW/m^(2))。热重分析表明,9MPP/21PAPP/TPV样品中,MPP/PAPP间的协同作用能够大幅降低TPV基体在高温阶段的降解速率,提升残炭率,表现出优异的协同阻燃作用。在拉伸性能测试中,MPP/PAPP复配使用时,9MPP/21PAPP/TPV的拉伸强度和断裂伸长率均高于对照样品30MPP/TPV和30PAPP/TPV。

ALPi和MPP协同阻燃PBT的研究

采用二乙基次磷酸铝(ALPi)作为阻燃剂、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)为协效剂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为基体,通过熔融共混,制得阻燃PBT。通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)研究了阻燃PBT的阻燃性能,通过热重分析(TGA)研究了阻燃PBT的热分解过程,采用扫描电镜(SEM)观察阻燃PBT燃烧炭层的形貌。结果表明,ALPi和MPP质量比为2∶1时,阻燃PBT的阻燃效果最好,LOI达到31%,垂直燃烧达到UL-94V-0级。TGA表明,复配阻燃体系的加入促进了PBT的提前分解,有利于在PBT表面形成保护性炭层,从而提高PBT的阻燃性。阻燃PBT燃烧炭层扫描电镜说明,复配阻燃体系能增加炭层密度,提高阻燃效果。

环氧树脂包覆MPP阻燃EVA的研究

通过原位聚合法制备了以环氧树脂(EP)为壁材,三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)为芯材的环氧包覆三聚氰胺聚磷酸盐(EPMPP),将其与二乙基次磷酸铝(ADP)复配后制备了阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)复合材料,并对阻燃材料材料进行了极限氧指数、UL 94垂直燃烧测试以及热失重分析表征。结果表明,当ADP与EPMPP质量比为2:1、添加量为40%(质量分数,下同)时,阻燃复合材料的极限氧指数达到最高值31%,UL 94垂直燃烧测试达V-0级;EVA/ADP/EPMPP阻燃复合材料的初始分解温度为303℃,850℃时残炭量为18%,较EVA/ADP/MPP阻燃复合材料有较大幅度的提高。

固体酸协同MPP对GF增强PA6的阻燃性研究

采用热聚合法制备聚磷酸三聚氰胺(MPP)无卤阻燃剂,与固体酸协同阻燃玻纤增强尼龙6材料,实现了玻纤增强尼龙6的无卤阻燃。研究发现:固体酸的引入可增强体系凝聚相阻燃作用,促进材料在燃烧时形成更为连续、致密的炭层。添加质量分数30.00%MPP,质量分数3.00%固体酸可使质量分数30.00%玻纤增强PA6材料达UL94-1.6mm V-0阻燃级别,材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、冲击强度分别可达84.3MPa,3.8%,128MPa,3.4kJ/m^2,具有良好的综合性能。

ADP/MPP对EVA阻燃性的影响

研究了不同配比二乙基次膦酸铝(ADP)和三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)的膨胀阻燃剂(IFR)对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)阻燃性能的影响。结果表明:ADP/MPP对EVA阻燃性影响很大,当IFR质量分数达到40%、ADP与MPP质量比2/1时,阻燃EVA体系阻燃效果最好,极限氧指数达30%,UL-94达到V-0级。研究了阻燃EVA体系的热分解特性,同时使用扫描电镜和拉曼光谱对材料燃烧后的残渣膨胀层进行了表征。结果表明,当IFR质量分数达到40%、ADP与MPP的质量比为2/1时,残炭量达18%,形成的炭层具有好的隔热、隔氧效果。

赤泥基水滑石复配MPP对EVA阻燃性能的影响

以氧化铝工业生产过程中产生的废渣赤泥为原料,采用共沉淀法构筑Mg-Al-Fe三元水滑石(LDHs)。以LDHs为阻燃剂,将三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)作为协效剂,采用熔融共混的方法与乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)制得EVA/LDHs/MPP复合材料,研究了EVA/LDHs/MPP复合材料的燃烧特性和抑烟特性,并初步探讨了相应的阻燃及抑烟作用机理。结果表明:ELM3(EVA的质量分数为50%,LDHs的质量分数为45%,MPP的质量分数为5%)的极限氧指数最高,为27.9%;ELM4(EVA的质量分数为50%,LDHs的质量分数为43%,MPP的质量分数为7%)的热释放速率峰值、总热释放(THR)均最低,分别为232.8 kW/m^2,108.9 MJ/m^2,与EVA/LDHs相比,THR、烟密度均显著降低,表明MPP对LDHs表现出较好的协同阻燃及抑烟性能。

MnO_2对MPP/PEPA阻燃PP性能的影响

采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配阻燃剂以及MnO_2为阻燃增效剂,制备了具有良好阻燃性能的无卤阻燃聚丙烯(PP),研究了MnO_2用量对PP阻燃和力学性能的影响。结果表明,添加少量的MnO_2即可显著提高材料的阻燃性能;当MPP,PEPA,MnO_2添加质量分数分别为12%,8%和2%时,材料的氧指数(LOI)高达32.0%,并具有较好的力学性能。Kissinger动力学分析结果表明,添加MnO_2可以催化MPP/PEPA间的酯化反应,改变材料的热降解途径。扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TGA)表明,MnO_2可以起到稳定炭层、促进成炭、增加炭层厚度作用。

膨胀阻燃体系对水性超薄钢结构防火涂料性能影响的研究

研究了膨胀阻燃体系对水性超薄钢结构防火涂料的防火性能和耐水性能的影响。研究表明,密胺树脂包覆聚磷酸铵(MF-APP)、双季戊四醇(DPER)、季戊四醇笼状磷酸酯(PEPA)以及三聚氰胺(MEL)具有较低的水溶性。通过模拟大板燃烧、耐水测试对比了四种膨胀阻燃体系涂料的性能,结果表明,MF-APP/DPER/MEL体系的耐水性能明显优于其它体系,其涂层耐水时间高达42h,浸水48h后涂层质量损失率仅为5.22%;热重分析表明其涂层浸水前后的组分含量变化不大,原有的防火性能从而得到保持。

磷系阻燃剂插层镁铝水滑石增强环氧树脂的阻燃性能

聚磷酸铵(APP)、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)与镁铝型水滑石(MAH)插层,制得插层复合物(APP-MAH-6H,DOPO-MAH-6H,MPP-MAH-6H),复合物与环氧树脂(EP)通过搅拌共混热固化制备了EP/DOPO-MAH-6H、EP/APP-MAH-6H和EP/MPP-MAH-6H,并用锥形量热、垂直燃烧、极限氧指数、扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱等表征手段对其结构和性能进行表征,探究了它们的阻燃性能。实验结果表明:与纯EP相比,EP/DOPO-MAH-6H、EP/APP-MAH-6H和EP/MPP-MAH-6H的热释放速率峰值由1079.2 kW/m^(2)分别下降到481.3、445.7和385.8 kW/m^(2),极限氧指数(LOI)由25.1%分别提升到32.2%、32.9%和33.8%。此外,在垂直燃烧UL-94测试中,EP/DOPO-MAH-6H、EP/APP-MAH-6H和EP/MPP-MAH-6H的等级均达到了V-0水平。通过SEM可知,EP/DOPO-MAH-6H、EP/APP-MAH-6H的残炭形貌大而连续,EP/MPP-MAH-6H的残炭形貌整体致密且连续。由拉曼光谱测试结果可知,3种EP复合材料形成了连续、优质的炭层,能有效隔离燃烧过程中氧气和热量向内部基质的传递。因此,3种磷系插层复合物均能有效地提升环氧树脂的阻燃性。

PP/MPP/PEPA的制备及其热降解性能研究

采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配阻燃剂,制备了具有良好阻燃性能的膨胀阻燃聚丙烯(PP),研究了各组分质量比对PP阻燃性和热降解性能的影响。结果表明:MPP与PEPA质量比为3∶2时,阻燃复配效果最好;且添加阻燃剂质量分数为20%时,极限氧指数达到27%,UL达到V-0级;热失重分析结果表明,MPP/PEPA可以延缓PP的分解;利用Kissinger法求取了材料的活化能,发现添加阻燃剂后,材料的活化能提高;残留物的红外光谱分析结果表明,MPP复配PEPA后,保留了更多的PP特征峰;体视显微镜和扫描电镜分析表明,添加阻燃剂后,材料形成了膨胀炭层,提高了PP阻燃性能。

TiO_2对MPP/PEPA阻燃PP性能的影响

采用多聚磷酸蜜胺(MPP)和笼状季戊四醇磷酸酯(PEPA)复配阻燃剂,制备了无卤阻燃聚丙烯(PP)。研究了MPP/PEPA质量比和TiO2添加量对PP阻燃性能的影响。结果表明:MPP/PEPA质量比为3∶2时,复配效果好;添加少量的TiO2可以显著提高PP的阻燃性能。当MPP/PEPA/TiO2添加质量分数分别为12%,8%和1%时,阻燃PP的氧指数高达31.5%。热失重分析结果表明:添加TiO2可以起催化MPP/PEPA酯化,促进成炭的作用。扫描电镜形貌观察表明,TiO2可以起到稳定炭层,增加炭层厚度作用。

次磷酸铝/三聚氰胺/聚磷酸铵协效阻燃竹粉/聚丙烯木塑复合材料的制备及性能研究

利用次磷酸铝(AHP)、聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺(MN)改性竹粉/聚丙烯木塑复合材料(WFC),发现AHP、APP和MN三者复配具有提高WFC的热稳定性和高温残炭生成量的协同作用,且可抑制WFC在燃烧时生成滴落物,提升WFC的阻燃性能。当AHP、APP、MN三者复配的质量比为10∶7∶3,添加量为20wt%时,所制木塑复合材料AHP_(10)/APP_(7)/MN_(3)/WFC在700℃时的残炭量是WFC的两倍,相较于WFC,极限氧指数值提升21%,达26.4%;由垂直燃烧UL-94阻燃无级别提升至最高级别V-0级,且保持84.4%的冲击强度。