CMS/ADP/R-PET复合材料的制备及阻燃、力学性能分析

以废聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶再生粒子(R-PET)为原料,二乙基次磷酸铝(ADP)为阻燃剂,碳微球(CMS)为阻燃协效剂,通过熔融挤出制备CMS/ADP/R-PET复合材料,利用极限氧指数(LOI)、热重分析(TG)和锥形量热仪等对复合材料的阻燃和力学性能进行分析。结果表明:在R-PET中加入19%的ADP,复合材料的LOI为32.5%,阻燃达到UL94(3.0 mm)V-0和(2.0 mm)V-1级,相对R-PET,其拉伸、弯曲和缺口冲击强度分别降低18.1%、13.5%和50.8%,点燃时间(TTI)和火灾性能指数(FPI)分别提高13.9%和133.3%,热释放速率峰值(PHRR)、总热释放量(THR)和总生烟量(TSR)分别降低47.5%、25.3%和26.4%;CMS可以提高ADP/R-PET复合材料的阻燃性能和力学性能,4-CMS/15-ADP/R-PET的LOI为33.9%,阻燃为UL94(2.0 mm)V-0级,相对15-ADP/R-PET,其拉伸和弯曲强度分别提高9.0%和5.5%,TTI和FPI分别提高15.8%和25.0%,PHRR、THR和TSR分别降低9.8%、13.7%和14.2%;CMS和ADP在R-PET中有协同阻燃作用,2-CMS/13-ADP/R-PET(2-CMS/15-ADP/R-PET)的阻燃和力学性能优于15-ADP/R-PET(17-ADP/R-PET)。

MCA@ADP协效膨胀阻燃热塑性聚氨酯制备及性能分析

热塑性聚氨酯(TPU)易被点燃,为提高其热稳定性能、抑制传统磷系阻燃剂二乙基次磷酸铝(ADP)高温时磷化氢气体(PH3)的产生,采用分子自组装技术制备了三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)包覆的二乙基次膦酸铝阻燃剂(MCA@ADP),并与双季戊四醇(DPER)按不同比例复配,经熔融共混制备膨胀阻燃TPU复合材料。通过氧指数、垂直燃烧、热重分析、锥形量热仪、力学性能测试等对阻燃TPU复合材料性能进行研究。结果表明,阻燃剂添加总量为25%(质量分数),MCA@ADP和DPER的质量比为1∶1时,阻燃复合材料TPU-3的极限氧指数(LOI)达到34.5%,垂直燃烧测试达到UL-94 V0级别,与纯TPU相比,TPU-3的热释放速率峰值(pHRR)以及总热释放量(THR)分别降低了76.91%和58.19%,拉伸强度降低了38.5%。表明MCA@ADP与DPER组成的氮-磷协效膨胀阻燃体系可有效提高TPU复合材料的阻燃性能。

APP/ADP对竹粉/聚丙烯复合材料的协效阻燃

为改善竹粉/聚丙烯(PP)复合材料的阻燃性能,拓宽竹塑产品应用领域,以聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)为界面相容剂,通过熔融共混和热压方式制备竹粉/PP复合材料,研究APP用量对复合材料力学性能和阻燃性能的影响;并基于APP的较佳用量,以二乙基次磷酸铝(ADP)为协效剂,研究APP和ADP的协效阻燃性。研究结果表明:随着APP用量的增加,复合材料的静曲强度、弹性模量和拉伸强度逐渐降低,缺口冲击强度有所增强,极限氧指数(LOI)有所提高;当APP用量为10%时,复合材料的力学性能较佳,LOI由17.1%提高至21.4%。当m(APP)∶m(ADP)=6∶1时,APP/ADP阻燃复合材料的静曲强度、弹性模量、拉伸强度和缺口冲击强度分别为41.47 MPa、3206.82 MPa、18.91 MPa和7.25 k J/m2,与未阻燃复合材料(S1)相比,分别提高11.9%,12.0%,18.5%和28.1%;且LOI增大至24.5%,相比S1的增幅为43.3%。锥形量热仪结果显示,APP/ADP阻燃复合材料的热释放速率、热释放速率峰值、总热释放量和有效燃烧热分别降低了44.6%,33.8%,32.8%和17.8%;CO生成量增多,平均质量损失速率减小,残炭率增大至66.9%,复合材料的成炭作用增强,APP在气相中起到阻燃作用,ADP在凝聚相中起阻燃作用;但是燃烧400 s后,总烟产量略有增大,复合材料的持久抑烟性仍有待增强。

二乙基次膦酸铝涂层涤纶织物的阻燃性能研究

文中采用含磷阻燃剂二乙基次膦酸铝改性水性聚氨酯,并通过涂层技术提升涤纶织物的阻燃及防熔滴性。主要探究阻燃剂用量与涂层添加量对织物阻燃效果的影响,并研究阻燃涂层织物的燃烧行为、阻燃性、力学性能及耐水压和光泽度。结果表明,当二乙基次膦酸铝用量为2%、涂层为100 g/m2时,织物损毁长度降至12.9 cm,极限氧指数提至28.6%,无熔滴,达B1级阻燃标准,可以有效提高聚氨酯涂层涤纶织物的阻燃性能和防熔滴性能;锥形量热测试表明,最大热释放速率和总烟雾量分别降低24.9%和69.3%,同时,阻燃涂层织物保持良好的力学性能,耐静水压值为52.3 k Pa。

HEACTP-DOPO与二乙基次膦酸铝协同阻燃环氧树脂

合成了一种新型阻燃剂六-(N-羟乙基氨基-DOPO-次甲基-苯氧基)-环三磷腈(HEACTP-DOPO),利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱(1H-NMR、31P-NMR)和高分辨质谱(HRMS)确定了其结构,并将HEACTP-DOPO和二乙基次膦酸铝(ADP)复配用于环氧树脂DGEBA阻燃研究。采用极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)、热重分析(TGA)和锥形量热(Cone)研究了材料的热降解行为和阻燃性能。当100 g DGEBA中添加10 g HEACTP-DOPO和3 g ADP时,所得阻燃材料的LOI值为37.0%,垂直燃烧通过UL-94V-0级;TGA分析表明,阻燃材料能降低环氧树脂的初始降解温度,增加了高温时的残炭量;Cone数据计算发现,该阻燃材料与纯环氧树脂相比,热释放速率峰值(PHRR)、总热释放(THR)、平均有效燃烧热(Av-EHC)和烟释放总量(TSP)分别降低了39.9%,42.6%,57.6%和7.5%。扫描电镜(SEM)和Mapping结果表明,阻燃材料燃烧后,大量N,P和Al元素分布在致密炭层中,起到了良好的凝聚相阻燃作用。

三聚氰胺聚磷酸盐协效二乙基次膦酸铝阻燃PLA

为研究三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)协同二乙基次膦酸铝(ADP)对聚乳酸(PLA)的阻燃效果及阻燃机理,采用熔融共混工艺制备了不同ADP/MPP配比的PLA/ADP/MPP复合材料,并通过热重分析、垂直燃烧、极限氧指数(LOI)、锥形量热(CCT)和扫描电子显微镜(SEM)等对复合材料的阻燃性能进行分析。结果表明,MPP作为协效剂,与ADP协同阻燃效果明显,当ADP和MPP的质量分数分别为13.3%和6.7%时,可使PLA的LOI提高至36.2%,垂直燃烧等级达到V-0级,同时残炭率由纯PLA的0.9%提升至6.35%,MPP协同ADP对催化PLA成炭具有较为明显的作用;CCT测试结果表明,当ADP和MPP的质量分数分别为13.3%和6.7%时,MPP协同ADP有效提高了PLA材料的阻燃性能,阻燃指数达到了1.18,平均热释放速率和热释放速率峰值分别降低至105 kW/m^(2)和331.6 kW/m^(2),与纯PLA相比,降幅分别为55.3%和27.6%,且烟生成速率和总烟释放显著下降;SEM表征结果表明,当ADP和MPP的质量分数分别为13.3%和6.7%时,材料的炭层结构连续致密且强度大,能有效隔绝基体与外界的气体接触和热交换,ADP/MPP阻燃体系的凝聚相和气相相互补充作用达到最佳效果,阻燃能力最好。

竹基多孔碳协同二乙基次膦酸铝催化阻燃环氧树脂及作用机理研究

利用可再生资源为协效剂,将竹基多孔碳(PCM)与二乙基次膦酸铝(AlPi)添加于环氧树脂(EP),研究了PCM协同AlPi催化阻燃EP复合材料性能及作用机理。结果表明,PCM(3%)与AlPi(4.4%)复合于EP后,复合材料的极限氧指数(LOI)由纯EP的24.6%提高到42.6%,UL 94测试达到V⁃0级,热释放速率峰值降低60.7%,PCM协同AlPi催化阻燃EP的效果显著。热失重⁃红外光谱联用、热失重⁃质谱联用、X射线光电子能谱及拉曼光谱研究揭示,PCM具有催化AlPi在气相释放二乙基次膦酸捕捉自由基,在凝聚相形成氧化铝、磷酸铝和焦磷酸铝,提高炭层的耐热氧化能力及促进类石墨炭层形成的作用。

硅烷改性ADP对PP力学性能与阻燃性能的影响

为适应电缆、电子电器等领域对材料防火安全方面的要求,对阻燃聚丙烯复合材料的研究得到广泛关注。针对二乙基次膦酸铝(ADP)对聚丙烯(PP)阻燃效果的问题,使用干法改性的方法,以硅烷偶联剂A-151、KH-550、KH-560对ADP进行表面改性,探究其对PP的力学性能与阻燃性能的影响。结果表明:使用携带乙烯基官能团的A-151改性可以提高ADP与PP的相容性,提高复合材料的力学性能与阻燃性能,PP/20ADP的极限氧指数(LOI)仅为20.0%,PP/20VADP达到27.3%,提升36.5%。在阻燃剂添加质量分数为20%时,3种改性ADP中,使用KH-560改性ADP的复合材料的热释放速率峰值(pHRR)和总热释放量(THR)最低,相比,PP/20ADP,pHRR提高2.2%,但THR降低10.5%,这是因为KH-560携带的环氧基官能团能与ADP起到协同阻燃作用,从而提高阻燃性。文章以高硅烷添加量揭示了硅烷改性ADP对PP的阻燃机理。

焦磷酸表面改性海胆状四氧化三铁对顺丁橡胶阻燃和导热性能的影响

制备了一种焦磷酸表面改性海胆状四氧化三铁(UFSP)阻燃剂,并协同阻燃剂二乙基次膦酸铝(ADP)阻燃顺丁橡胶,使其具有优异的阻燃效果,采用SEM证明了阻燃剂海胆状结构的成功制备,研究其对顺丁橡胶热性能和阻燃性能的影响。热重分析表明,当加入UFSP后可以提高顺丁橡胶的残炭量,而且顺丁橡胶热释放峰值(pHRR)与总热释放(THR)分别降低了33.3%和28.7%,极限氧指数达到31.7%。这得益于UFSP与ADP的协同阻燃,并分析其可能的阻燃机理。此外,海胆状四氧化三铁加入后对于顺丁橡胶复合材料的导热性能具有明显提高。

新型阻燃剂二乙基次膦酸铝的合成研究

以自制的二乙基次膦酸钠及铝盐为原料,合成了标题化合物。通过采用ICP、FT-IR对产物进行表征,并对其反应条件,如反应温度、反应体系pH及反应物初始浓度进行研究,实验表明,其反应最佳条件:在反应体系的pH为2～3,二乙基次膦酸钠初始浓度为0.25 mol/L,反应温度为75℃时,合成高磷含量,热稳定性强的二乙基次膦酸铝,且高产率。

二乙基次膦酸铝/淀粉阻燃聚乳酸的研究

采用二乙基次膦酸铝(Al Pi)和淀粉复配对聚乳酸(PLA)进行阻燃改性。结果表明,阻燃剂质量分数为20%(Al Pi/淀粉质量比1/3)时,样品在垂直燃烧测试中达到UL94 V-0等级,极限氧指数(LOI)提高到25.2%。通过热重分析和热分解固相产物的红外光谱分析可知,该体系的阻燃机理还是以气相阻燃机理为主。淀粉的加入对PLA力学性能影响较大。

PPS与二乙基次膦酸铝协同阻燃GF增强PBT研究

采用聚苯硫醚(PPS)与二乙基次膦酸铝复配(ALDP),对玻璃纤维(GF)增强聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)进行无卤阻燃改性,研究了复配阻燃体系对GF增强PBT阻燃性能和力学性能等的影响。结果表明,ALDP与PPS复配具有明显的协同阻燃效果,且随PPS含量的增加,阻燃GF增强PBT的力学性能呈现先降低后增加的趋势,而热变形温度、热分解温度和高温残留率逐渐提高,最大热分解速率逐渐降低。当添加PPS与ALDP的质量分数分别为10%,15%时,阻燃GF增强PBT的阻燃性能可达到UL94 V–0级(1.6 mm),拉伸强度为97.6 MPa,弯曲强度为149.1 MPa,缺口冲击强度为7.3 k J/m2,热变形温度为210.2℃,失重50%时的热分解温度(T50%)为513.5℃,700℃时的残留率为42.08%,最大热分解速率为9.53%/min。扫描电子显微镜测试表明,PPS的加入可以促进阻燃材料成炭,且对燃烧中形成的炭化层有加固作用,有效阻隔氧气和热量的传递,从而提高阻燃材料的阻燃性能。

阻燃热塑性聚酯弹性体复合材料制备及性能

以二乙基亚膦酸铝盐(AlPi)和三聚氰胺氰脲酸盐(MCA)为阻燃剂,添加到热塑性聚酯弹性体(TPEE)中,采用挤出造粒方法制备出高性价比的阻燃TPEE复合材料。首先采用热失重分析仪研究了两种阻燃剂的热稳定性,进一步采用热失重分析、极限氧指数测试、垂直燃烧测试、力学性能测试以及扫描电子显微镜等对阻燃TPEE材料的热稳定性、阻燃性能、燃烧性能、力学性能以及复合材料的微观形貌进行了研究。结果表明,在相同阻燃剂用量下,添加AlPi的阻燃复合材料的阻燃效果、力学性能均优于添加MCA的阻燃复合材料,采用AlPi与MCA复配使用制备的阻燃TPEE复合材料的阻燃效果、力学性能介于二者之间,当TPEE,AlPi和MCA用量分别为83%,10%和5%时,阻燃复合材料的拉伸强度为24.19 MPa,断裂伸长率为515%,极限氧指数为30%,垂直燃烧测试达到V–0级。AlPi与MCA复配使用可提升阻燃TPEE材料的成炭性能和高温热稳定性。

二乙基次膦酸铝协效氢氧化铝阻燃EVA的研究

通过添加质量分数为60%的二乙基次膦酸铝(ADP)和氢氧化铝(ATH)所构成的复合阻燃剂(其中ADP与ATH质量比为1∶3)阻燃乙烯-醋酸乙烯酯(EVA),并配以3%有机蒙脱土(OMMT)和2%马来酸酐接枝EVA,所制得的阻燃EVA材料的氧指数为36.5%,垂直燃烧达到FV-0(1.6mm)级,显示出ADP对ATH的有效阻燃协效。锥形量热仪的测试表明,ADP和OMMT均能有效地延长有焰燃烧时间,降低总热释放量和最大放热量。同时,此阻燃EVA料具有良好的加工流动性和力学性能,其拉伸强度为7.4MPa,断裂伸长率500%,均符合电线电缆应用要求。

次磷酸铝协效MCA阻燃三元乙丙橡胶的研究

以三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为阻燃剂、二乙基次膦酸铝(ADP)和次磷酸铝(PAH)为阻燃协效剂,制备了无卤阻燃三元乙丙橡胶(EPDM)材料,并研究了其阻燃性能和力学性能。结果表明,当阻燃剂MCA用量为76份、ADP用量为14份、PAH用量为10份时,EPDM垂直燃烧级别达到FV-0,氧指数为30%,拉伸强度为6.7 MPa,拉断伸长率为330%。

烷基次膦酸盐在PET材料中的阻燃性能

以二乙基次膦酸铝(ADP)和二乙基次膦酸锌(ZDP)复配为阻燃剂制备了PET阻燃材料,通过极限氧指数测试(LOI)和垂直燃烧测试(UL-94)分析了材料的阻燃性能。通过热重分析测试(TGA)探讨了材料的热降解行为及其成炭性能。采用锥形量热测试(CONE)研究了材料的燃烧行为,并对其燃烧后残炭的形貌进行了表征。结果表明:用ADP和ZDP复配制备的PET阻燃材料能显著提高其阻燃性能。当阻燃剂含量为12%,即ADP与ZDP的质量配比为8∶4时,PET阻燃材料的LOI可达37.2%,且能通过UL-94 V-0级,此时材料的燃烧滴落物炭化程度高,燃烧时热释放速率低。

三聚氰胺亚锡磷酸盐玻璃协效二乙基次膦酸铝阻燃尼龙6

以摩尔比为50:50的氧化亚锡和五氧化二磷为原料,在500℃下熔融制备亚锡磷酸盐玻璃,再与三聚氰胺通过离子键结合形成三聚氰胺亚锡磷酸盐玻璃(MEPglass).将MEPglass与二乙基次膦酸铝(AlPi)用于尼龙6(PA6)的无卤阻燃,0.5%MEPglass和9%AlPi复配可使PA6达到UL-94V-0@3.2mm阻燃等级,比单独AlPi阻燃时13%的添加量下降了26.9%,而拉伸强度比单独AlPi阻燃体系提高8.5%,熔体流动速率提高13.3%.锥形量热、热重-红外联用、热重分析以及残炭的扫描电镜和X射线能谱分析等表明,MEPglass与AlPi在气相和凝聚相对PA6均存在较强的阻燃协效作用.

高纯度二乙基次膦酸铝的合成研究

以自制二乙基次膦酸钠和硫酸铝为原料,合成高纯度二乙基次膦酸铝.通过FTIR、ICP-AES和TGA分别对产物结构、纯度和热稳定性进行表征.考察了反应时间、反应温度和反应物摩尔比对产物收率的影响.实验结果表明：使用甲醛溶液对二乙基次膦酸钠原料进行预处理能制备纯度高、热稳定性良好的二乙基次膦酸铝,最佳反应条件为反应时间1.5～2.5 h,反应温度85～95℃,硫酸铝与二乙基次膦酸钠的摩尔比为0.23～0.25.

二乙基次膦酸铝的热分解动力学研究

以TG-DTG为手段,研究二乙基次膦酸铝阻燃剂在氮气气氛中的热分解动力学;利用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法对其进行热分解动力学研究,计算出该阻燃剂的平均热分解表观活化能分别为260.2和259.4 kJ/mol;利用atava-estk法研究该阻燃剂的热分解机理属于相边界反应,得到其热分解动力学方程为g(α)=1-(1-α)1/3。

改性纳米二氧化硅协效二乙基次磷酸铝阻燃尼龙6

使用有机无机杂化纳米二氧化硅(DNS-M)和可反应性纳米二氧化硅(RNS-A)分别协效二乙基次磷酸铝(ADP)用于阻燃尼龙6(PA6)。研究发现,DNS-M和RNS-A都是以促进气相阻燃为主、凝聚相阻燃为辅的作用机制。当ADP添加量为9%(质量分数,下同),DNS-M和RNS-A的添加量均为1%时,复合材料的垂直燃烧等级均可达到V-0级,热释放速率峰值分别下降到309.5 kW/m^(2)和239.1 kW/m^(2)。对比总热释放量(THR)和热释放速率峰值(PkHRR)可以发现,RNS-A体系的阻燃效果优于DNS-M体系。RNS-A体系的THR和PkHRR相比DNS-M体系分别降低了11.1%和22.7%,并且由于RNS-A表面具有可反应的氨基,可提高阻燃填料与基体之间的相互作用,改善其在基体中的分散性和相容性,因而相比DNS-M体系,RNS-A体系的拉伸强度和冲击强度分别提高了2.3%和39.4%。