PS／POSS复合材料的阻燃性能和流变性能研究

通过熔融共混法制备了聚苯乙烯(PS)/八苯基多面体低聚倍半硅氧烷(OPS)复合材料。采用氧指数仪和毛细管流变仪测试了复合材料的阻燃与流变性能。结果表明:PS/OPS复合材料为典型的假塑性流体;在较低的剪切速率下,复合材料的表观黏度随着OPS含量的增加而降低,但在较高的剪切速率下,其表观黏度随着OPS含量的增加而增大;与纯PS相比,PS/OPS复合材料的黏流活化能随OPS含量的增加而略有增加;OPS的加入有助于提高PS的阻燃性和热稳定性。

多硝基苯基笼状倍半硅氧烷的合成及表征

以八苯基笼状倍半硅氧烷(OPS)为原料,经硝化合成不同官能度的多硝基苯基笼状倍半硅氧烷(NPS)。采用EA、FT IR、^(29)Si NMR对产品结构进行了表征,并对不同官能度的NPS进行了热重分析。实验结果表明,硝化时间延长,硝基数增加,5 h以后,硝基数目趋于稳定;硝酸用量增大,硝基数目增加,但增长缓慢。NPS具有较高的热稳定性,并随硝基数目的增加而热稳定性下降。

尼龙6/笼形八苯基硅倍半氧烷复合材料的结构与性能

以熔融混合方法制备了尼龙6/笼形八苯基硅倍半氧烷(PA6/OPS)复合材料,并采用扫描电子显微镜、偏光显微镜、示差扫描量热(DSC)、X 射线衍射(XRD)等方法对复合材料的形态、力学性能、疏水性能及结晶性能进行了研究。实验结果表明,OPS在 PA6基体中形成团聚体,当 OPS 质量分数为2%时,PA6/OPS 复合材料的拉伸强度和屈服强度较 PA6有所改善,断裂伸长率和弹性模量明显提高;添加 OPS 增大了 PA6的水接触角,降低了相对吸水率,即提高了 PA6的疏水性;OPS 使 PA6的球晶尺寸减小,球晶的数量增多;添加 OPS 后,PA6存在两种晶型,结晶温度向高温方向移动,OPS 在 PA6基体中起到成核剂的作用。

八苯基笼型聚倍半硅氧烷在硝胺发射药中的缓蚀特性

为研究新型有机硅材料八苯基笼型聚倍半硅氧烷(OPS)在发射药中的缓蚀特性及作用机理,制备了OPS含量分别为2%、5%、8%的硝胺发射药以及不含OPS的硝胺发射药对照样。通过差示扫描热量热仪(DSC)研究了OPS与硝胺发射药组分的相容性,采用氧弹量热仪、密闭爆发器、半密闭爆发器分别研究了发射药的能量性能、燃烧性能以及烧蚀特性,通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征烧蚀管内壁表面的微观结构、元素分布和产物组成。结果表明,OPS与硝胺发射药组分相容;OPS会降低发烧药的爆热、最大压力和火药力;随着OPS含量的增加,硝胺发射药降烧蚀率逐渐增大,缓蚀效果逐渐增强,当OPS含量为5%和8%时,降烧蚀率分别为23.9%、36.0%。对烧蚀管内壁表面裂纹、产物及其分布情况的分析表明,OPS在高温条件下生成的SiO2均匀分布在管壁内层,形成了具有优异热阻特性的保护层,降低了高温燃气、固体颗粒对管壁的侵蚀与冲刷作用,实现高效缓蚀。

笼型八苯基硅倍半氧烷与聚磷酸铵对聚乳酸的协同阻燃研究

以高效阻燃聚乳酸(PLA)为目标,用有机-无机杂化的笼型八苯基硅倍半氧烷(OPS)和无机磷系阻燃剂高聚合度聚磷酸铵(APP)阻燃改性PLA.采用双螺杆熔融共混挤出方法制备了PLA/OPS、PLA/APP及PLA/OPS+APP复合材料.极限氧指数、垂直燃烧和锥形量热仪测试研究表明OPS和APP对PLA材料具有明显的阻燃效果,同时对于降低热释放速率具有一定的协同作用.用扫描电镜(SEM)观察OPS、APP在PLA基体中的分散行为;通过热失重分析测试阻燃PLA复合材料的热稳定性;用SEM、能量色散X射线光谱和X射线光电子能谱测试研究了燃烧样品炭层的微观形貌和元素组成.结果表明:OPS和APP在PLA基体中均匀分散;APP的初始热分解过程与PLA的初始热分解温度匹配,APP的高温热分解过程与OPS的热分解匹配,这种匹配的热分解过程和OPS与APP的协同作用提高了PLA材料的热稳定性,并赋予PLA良好的阻燃性能,降低了PLA复合物的热释放速率峰值的同时显著降低了由阻燃剂的添加引起的烟释放,同时维持了PLA材料的拉伸性能.基于综合分析,推断出了3种阻燃PLA复合材料燃烧过程.