Structure, flame retarding and smoke suppressing properties of Zn-Mg-Al-CO3 layered double hydroxides

Zn-Mg-Al-CO3 layered double hydroxides (LDHs) have been synthesized by a new method involving separate nucleation and aging steps. The Zn-Mg-Al-CO3 LDHs were characterized by XRD, FT-IR, ICP and TG-DTA. The limiting oxygen index and smoke density of composites of the LDHs with EVA-28 were determined. Incorporation of Zn2+ in the layers of the LDHs was found promoting mate- rial charring and smoke suppression. The mechanism of flame retardation and smoke suppression is discussed. The results show that Zn-Mg-Al-CO3 LDHs have better flame retarding and smoke suppressing effects than Mg-Al-CO3 LDHs.

纳米双羟基复合金属氧化物的阻燃性能

研究了纳米尺寸双羟基复合金属氧化物 ( Mg Al-CO3 -LDH)的结构及其对聚氯乙烯 ( PVC)复合材料的阻燃抑烟性能 .通过 X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、热分析、粒度分析等手段对 LDH进行了表征 .结果表明 ,LDH粒径约为 5 0～ 1 0 0 nm.用透射电镜考察了 LDH与 PVC的复合物尺寸及形貌特征 ,得出改性的LDH在 PVC中能以一次粒子均匀分散 .将氧指数、UL-94垂直燃烧测试结果与文献值对比 ,实验所制备的纳米 LDH对软 PVC具有良好的阻燃效果 .烟密度测试结果表明 ,纳米 LDH是软 PVC良好的抑烟剂 ,每1 0 0份软 PVC仅添加 2 0～ 4 0份 LDH,就可使软 PVC的产烟速率及最大烟密度下降约 4 0 % .

镁基高抑烟纳米阻燃剂在高分子材料中的应用研究

研究了纳米LDH(水滑石 )和纳米Mg(OH) 2 无机阻燃剂对环氧树脂、聚氯乙烯、聚乙烯电缆料及尼龙 6 /聚丙烯体系的阻燃效果。结果表明两者对环氧树脂、聚氯乙烯的抑烟效果极为显著 ,纳米Mg(OH) 2 对聚乙烯有很好的阻燃效果 ,可使氧指数上升 16 %以上 ;纳米LDH与APP(聚磷酸铵 )复配 ,可获得对PA 6 /PP共混物的协同阻燃效果。

纳米LDH对环氧树脂燃烧的抑烟作用

将纳米尺寸水滑石加入到环氧树脂中制备成复合材料 ,测试了复合材料的氧指数及无焰燃烧条件下的烟密度 ,考察了纳米 LDH对环氧树脂的阻燃及抑烟效果 ,并探讨了 LDH的阻燃及抑烟机理。结果表明 ,在每克树脂中纳米 LDH的添加量在 0 .2 0～ 0 .60 g范围内 ,就可显示出显著的抑烟效果 ,并可使环氧树脂的氧指数略有提高 ;多孔性、大比表面的 LDH分解产物 ,吸附了燃烧过程产生的碳烟 ,从而起到了抑烟作用。

纳米双羟基复合金属氧化物(LDHs)对聚氯乙烯(PVC)阻燃抑烟研究

总结了聚氯乙烯(PVC)塑料燃烧时产生烟雾的机理及其阻燃抑烟原理,并且在已开发出的常用无机阻燃抑烟剂的基础上研究了一种新型的无毒环保型无机纳米级阻燃抑烟剂———纳米双羟基复合金属氧化物(LDHs)。分析了其对PVC的阻燃抑烟机理,并且试验证实了它的阻燃抑烟效果。试验结果表明,该阻燃剂只需少量添加就有明显的阻燃抑烟效果,并且克服了以往由于大量添加无机阻燃剂而造成的力学性能下降的缺点,是一种很有发展前景的新型阻燃抑烟剂。

层柱状双羟基纳米复合金属氧化物对聚氯乙烯的阻燃抑烟作用

用NBS烟箱初步研究了LDHs对PVC的阻燃抑烟作用 ,分析了阻燃抑烟机理 ;同时还验证了LDHs对PVC力学性能的影响。结果表明 :10 0份PVC只需填加 3～ 5份LDHs就可以使PVC/LDHs体系的抑烟效率达 5 0 %左右 ,且LDHs本身对PVC的力学性能有增强作用。

ATH/OMMT复合改性沥青阻燃抑烟性能与机理分析

对ATH、OMMT改性沥青的阻燃抑烟性能进行了研究,将ATH、OMMT两种改性剂按照不同配比进行复配,研究了不同配比的复合阻燃剂对沥青常规性能、阻燃抑烟性能的影响,评价了不同配比复合阻燃剂的协同效果,并采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)等手段研究了沥青改性前后的微观结构变化,采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)等手段研究了沥青燃烧后的碳层结构及元素组成,探究了ATH/OMMT复合阻燃体系的阻燃机理。结果表明,单掺OMMT对沥青阻燃抑烟性能的提升非常有限,而单掺ATH虽然能有效提高沥青的阻燃性能但需要的掺量较大。OMMT与ATH间存在良好的协同效果,能够有效提高沥青的阻燃性能和抑烟性能。不同掺量(1%、3%、5%)的OMMT在SBS改性沥青中均形成了剥离型纳米复合材料,在OMMT改性沥青的红外光谱中,1092 cm-1、1032 cm-1、517 cm-1、463 cm-1四处特征峰的峰面积指数与沥青中OMMT掺量之间展现出良好的线性关系。在ATH/OMMT复合阻燃抑烟沥青的热解燃烧过程中,ATH受热产生的Al2O3依附于聚集在沥青表面的OMMT片层上,形成了一种耐火的致密复合阻隔层,可以高效地阻隔沥青燃烧过程中的热量及物质传递,减少了可燃轻质组分的析出量,增加了成碳比例,使得ATH/OMMT复合改性沥青具备良好的阻燃抑烟性能。

水滑石及其与硅胶复配阻燃EVA复合材料的性能研究

以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为基体树脂,水滑石(LDHs)为复配阻燃剂,通过添加协效剂硅胶(SG)制得EVA/LDHs/SG复合材料。采用极限氧指数(LOI)、锥形量热仪测试(CCT)、烟密度测试(SDT)等手段对复合材料的燃烧性能和生烟性能进行了研究,并初步探讨了相应的阻燃及抑烟作用机理。LOI结果显示:ELS-4的LOI值最高达到了29.8%。CCT结果显示:复合材料相较于纯EVA热释放速率、质量损失、烟生成速率均有显著降低,体现出良好的阻燃性能。烟密度结果显示:在点火和未点火情况下,复合材料均体现出良好的抑烟性能。

水滑石在膨胀阻燃涂料中的阻燃抑烟性能的研究

以环氧树脂为基料,聚磷酸铵(APP)/季戊四醇(PER)/三聚氰胺(MEL)为阻燃体系,镁铝水滑石(LDH)为阻燃抑烟协效剂制备了膨胀型阻燃涂料,重点研究了水滑石在膨胀阻燃涂料中的阻燃抑烟作用。通过大板燃烧法及烟密度分析了LDH对阻燃涂料的耐燃性能及烟密度的影响,采用热失重分析评估了涂料的热稳定性,运用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征了涂料燃烧后炭层的微观结构及残炭成分组成。实验结果表明,LDH的加入明显提高了涂料的阻燃性能与抑烟性能。LDH添加量为50份时,涂料的耐燃时间延长到165 min,烟密度等级(SDR)降低了33%左右。

新型插层结构无卤阻燃材料研究进展

针对含卤阻燃材料的危害及其使用限制,介绍了具有应用前景的新型插层结构无卤阻燃材料的研究现状。该插层结构无卤阻燃材料基于层板组成的可调变性以及层间阴离子的可交换性,可将具有阻燃性能优异的功能客体插层组装到层间,层板和层间多种阻燃机理协同作用。该材料不仅具有高效的阻燃效果,而且具有优异的抑烟性能。

不同层状双氢氧化物对有机硅泡沫阻燃抑烟与力学性能的影响研究

有机硅泡沫(SiF)含大量可燃有机侧链,在燃烧时伴随严重烟毒气体释放,对其进行阻燃抑烟改性十分重要。为了探究不同层状双氢氧化物(LDH)对SiF阻燃抑烟性能的影响差异,本文制备了两种金属元素组成不同的纳米LDH,并将其作为阻燃抑烟改性剂以及增强填料加入到SiF中。发现不同金属元素组成的MgAl-LDH和MgFe-LDH对SiF燃烧行为的影响截然不同。SiF/1MgAl-LDH的LOI值为29.6%,通过UL-94 V-0级,最大烟产生速率(pSPR)值降低42.4%;而SiF/1MgFe-LDH的LOI值为26.6%,无法通过UL-94测试,且pSPR值升高82.7%。以上结果归结于两者在高温条件下生成的金属氧化物对SiF的裂解过程影响不同,其中MgO/MgAl_(2)O_(4)对SiF的热分解起抑制作用,而MgO/MgFe_(2)O_(4)却对SiF的热分解起促进作用。另外,添加1份LDH均可以显著提升SiF的强韧性,包括压缩强度、拉伸强度以及拉伸断裂伸长率。

层状双金属氢氧化物阻燃高分子材料的制备及研究进展

层状双金属氢氧化物(LDHs)是一种新型高分子材料,具有较高的比表面积、较强的气体吸附性能和稳定的层状结构,在阻燃领域受到较高的关注。介绍了LDHs材料的结构组成及制备方法,对比分析了LDHs单相阻燃、改性阻燃和复配阻燃这4种阻燃方式,阐述了LDHs材料的阻燃性能表征,并对其研究方向和应用前景进行了展望。

阻燃抑烟环氧树脂的制备与性能

通过离子交换法将七钼酸根离子插入到含硝酸根的MgAl层状双氢氧化物(NO_3-MgAl LDHs)的层间,得到含钼酸根的MgAl层状双氢氧化物(Mo-MgAl LDHs),并将制得的LDHs加入到环氧树脂(ER)中制成复合材料ER/LDHs。通过热重分析、锥形量热、极限氧指数和烟密度等测试对复合材料的性能进行分析,结果表明,与纯ER相比,ER/LDHs复合材料的最大热释放速率(PHRR)、总的热释放量(THR)和烟密度都降低,氧指数提高,而且ER/Mo-MgAl LDHs复合材料的阻燃抑烟性能要比ER/NO_3-MgAl LDHs的更好;同时,添加少量LDHs可以提高复合材料的力学性能。

偏硼酸根离子改性ZnMgAl层状双氢氧化物的制备及在聚氨酯弹性体中的应用

利用超声法制备偏硼酸根离子改性ZnMgAl层状双氢氧化物(B-LDHs),将其添加到聚氨酯弹性体(PUE)中制得PUE复合材料;通过锥形量热及烟密度研究了B-LDHs对PUE复合材料阻燃抑烟性能的影响,并通过复合材料的热失重、残炭的拉曼光谱及X射线光电子能谱分析其原因。结果表明,当B-LDHs的质量分数达到3%时,PUE复合材料的最大热释放速率及最大烟密度值相比于纯PUE的分别降低了59%和39%,表现出良好的阻燃抑烟性;这主要是由于BLDHs片层结构的物理阻隔作用,及其受热分解成的金属氧化物使炭层更加致密;另外,硼酸盐受热分解时能形成玻璃态膨胀层,隔绝氧气与热的传播,抑制可燃气体的扩散,提高复合材料受热分解时的残炭率及石墨化碳的形成,使得残炭的抗热氧化能力提高。

不同阴离子插层的ZnMgAl层状双氢氧化物对聚氨酯弹性体阻燃抑烟性能的影响

分别以水热法及离子交换法制备了NO_3^-和Mo_7O_(24)^(6-)插层的ZnMgAl三元层状双氢氧化物(NO_3-ZnMgAl LDHs,Mo-ZnMgAl LDHs),并分别将制得的两种LDHs添加到聚氨酯弹性体(PUE)中,研究了不同阴离子插层的LDHs对PUE阻燃抑烟性能的影响。锥形量热仪和烟密度仪研究表明,纯PUE的热释放速率峰值(PHRR)及最大烟密度值(Ds,max)分别为920kW/m^2和452,当NO3-ZnMgAl LDHs、Mo-ZnMgAl LDHs的质量分数为7wt%时,LDHs/PUE复合材料的PHRR和Ds,max分别降低至377kW/m^2、343kW/m^2和216、190,两种LDHs对PUE均有较好的阻燃抑烟效果,Mo-ZnMgAl LDHs的效果更显著。LDHs/PUE复合材料的TGA、残炭的拉曼光谱和XPS研究证实,两种LDHs的加入都能够促进LDHs/PUE复合材料催化成炭,提高残炭率,并且能够提高炭层的石墨化程度,使炭层的抗热氧化能力增强;另外,与NO3-ZnMgAl LDHs相比,Mo-ZnMgAl LDHs的引入能够使Mo-ZnMgAl LDHs/PUE复合材料残炭率和炭层的石墨化程度更高,抗热氧化能力更强,有效地保护基体材料避免受热辐射,隔绝氧气,抑制可燃性气体的挥发。