含碳纳米管的有机-无机杂化膨胀阻燃剂的合成及其应用

通过在磷酸季戊四醇三聚氰胺盐(PPMS)合成过程中加入碳纳米管(CNT)合成一种新型的有机-无机杂化膨胀阻燃剂(PPMSCNT),并结合傅里叶红外光谱(FTIR)和热重分析(TG)对其结构和性能进行分析。将所合成的PPMS和PPMS-CNT分别加入环氧树脂中,利用FTIR、TG、锥形量热仪和烟密度试验对其阻燃和抑烟性能进行测试。结果表明,相同添加量下的PPMS-CNT在环氧树脂中阻燃和抑烟效果明显优于PPMS。添加质量分数15%PPMS-CNT时,阻燃环氧树脂的峰值热释放速率、总释放热、峰值生烟速率和总生烟量相比于纯EP分别下降了68.2%、28.8%、66.7%和42.8%。热重分析表明,PPMS-CNT相比于PPMS能更有效地增强环氧树脂的热稳定性和成炭性能,进而表现出较好的阻燃和抑烟效果。炭层分析表明,CNT的加入能促进PPMS在膨胀过程中形成更多的P—O—C交联结构,以有效增强炭层的致密性。研究表明,含碳纳米管的有机-无机杂化膨胀阻燃剂的加入能显著提高环氧树脂的阻燃和抑烟性能。     

GP/APP膨胀阻燃体系对硅橡胶复合材料阻燃及抑烟性能的影响

为了探究石墨粉 (GP) 与聚磷酸铵 (APP) 膨胀阻燃体系对硅橡胶复合材料的阻燃及抑烟特性的影响,采用锥形量热仪 (CCT)、热重分析仪 (TG) 及极限氧指数测试仪 (LOI) 对阻燃硅橡胶复合材料进行表征。研究结果表明:与单独添加膨胀阻燃剂APP的阻燃硅橡胶相比,添加GP/APP膨胀阻燃体系可有效提升燃烧过程中形成的膨胀碳层的致密度,降低阻燃硅橡胶复合材料的热释放速率及总烟释放量,提高阻燃硅橡胶复合材料高温阶段的热稳定性,提升阻燃硅橡胶复合材料的燃烧成炭率和质量保持率; 使阻燃硅橡胶复合材料的氧指数值增大。     

含钴基金属有机框架硅橡胶泡沫阻燃特性研究*

为提高硅橡胶泡沫（SiFs）的阻燃性能,采用溶剂法制备钴基金属有机框架材料（Co-MOFs）并用X射线光电子能谱仪（XPS）对其结构进行表征。将制备的材料添加到SiFs中,利用极限氧指数（LOI）、UL-94试验和锥形量热仪（CONE）对SiFs的阻燃性能和抑烟性能进行研究。结果表明:添加1%及以上Co-MOFs时,SiFs阻燃等级达到UL-94-V0级;添加3%Co-MOFs时,SiFs的LOI达30.2%,热释放速率峰值（PHRR）和总热释放量（THR）相比原样分别降低了56.92%和66.73%;添加1%Co-MOFs的SiFs的产烟率峰值（PSPR）和产烟量（TSR）比原样分别降低了82%和85%,Co-MOFs提高了SiFs的阻燃和抑烟性能。     

溴-锑-磷协效阻燃体系对聚丙烯土工格栅阻燃和生烟性能的影响

利用极限氧指数、垂直燃烧试验、酒精喷灯燃烧试验、锥形量热仪、热重分析和力学性能测试等手段研究了溴-锑-磷阻燃体系对聚丙烯(PP)土工格栅的力学性能、燃烧性能、生烟性能和热解特性的影响。结果表明,低添加量(质量分数≤5%)的溴-锑-磷阻燃体系对PP土工格栅的拉伸强度和断裂伸长率影响较小,但明显提高了材料的阻燃性能,其中质量分数5%的四溴双酚A-双(2,3-二溴丙基醚)(八溴醚)-三氧化二锑阻燃PP的峰值热释放速率(HRR)和总释放热(THR)相比于纯PP分别下降了39.98%和26.03%。八溴醚-三氧化二锑阻燃体系与红磷复配时还表现出较好的协效作用,当溴-锑与磷的质量比为3∶2时,协效阻燃效果最优,仅添加5%的协效阻燃体系便可使PP的LOI和UL 94等级分别达到27.9%和V-0级,并通过酒精喷灯燃烧试验。与纯PP相比,溴-锑阻燃体系虽降低了PP的HRR和THR,但增大了燃烧过程中的生烟速率(SPR)和总产烟量(TSR),而红磷的加入能有效降低溴-锑阻燃PP的生烟量。热重分析表明,溴-锑-磷协效阻燃体系表现出较好的气相阻燃作用,能有效降低PP的热裂解速率,增强了PP的阻燃性能。     

磷石膏基保温砂浆的制备与性能研究

为了实现磷石膏的高附加值资源化利用,研究了CaO掺量、细度与砂浆性能之间的关系,利用预处理后的磷石膏,对磷石膏基保温砂浆进行配合比设计,分析胶凝材料组成、轻质骨料掺量、外加剂种类等因素对磷石膏基保温砂浆性能的影响规律,制备磷石膏基保温砂浆,并测试其性能.结果表明:通过在磷石膏中加入CaO及粉磨处理,可以提升磷石膏砂浆的强度,减少礴石膏中可溶性磷、氟对磷石膏砂浆的不良影响;磷石膏基保温砂浆的强度主要来源于磷石膏的硬化和水泥的水化;制备的磷石膏基保温砂浆的抗折强度达到2.1 MPa,抗压强度达到6.5 MPa,导热系数达到0.073 W/(m· K),满足保温砂浆的使用要求.     

三氧化钼与有机蒙脱土复配体系在膨胀阻燃环氧树脂中的应用

为了提高膨胀阻燃环氧体系的阻燃和抑烟效率,利用聚磷酸铵-季戊四醇-三聚氰胺为膨胀阻燃剂、有机蒙脱土(OMMT)和MoO3为复配协效剂制备了膨胀阻燃环氧树脂,通过极限氧指数(LOI)、UL94、锥形量热仪和烟密度试验研究了膨胀阻燃环氧树脂的阻燃和抑烟性能。结果表明,单独添加OMMT或MoO3均能有效提高膨胀阻燃环氧树脂的LOI并降低燃烧过程中的热释放和生烟量,将二者复配使用还表现出较好的协效作用。添加质量分数1.5%OMMT和1.5%MoO3时,膨胀阻燃氧树脂的LOI达到27.8%,UL94达到V-0级,总释放热(THR)和总产烟量(TSR)相比未添加协效剂的膨胀阻燃环氧树脂分别下降了49.5%和57.8%。热重分析表明,单独添加OMMT或MoO3均能有效提高膨胀阻燃EP的热稳定性和成炭率,二者复配使用则表现出更高的初始分解温度并形成更多的残炭量。扫描电镜和红外光谱分析发现,OMMT和MoO3复配使用能促进膨胀阻燃氧树脂在燃烧过程中形成更多的交联结构以增强炭层的致密性和隔热性能,达到协效阻燃和抑烟作用。     

岩爆相似材料的最优配比试验研究

为了对云南某矿山深部白云岩进行相似材料优选,以细砂、水泥、石膏、硼砂和减水剂为原料,采用正交试验原理确定了以石膏水泥比、掺砂率、掺水率、硼砂含量为影响因素的4因素4水平正交设计方案。对试件模型进行单轴抗压和巴西劈裂试验,得到相似材料抗压及抗拉强度、抗压抗拉比、弹性模量,通过方差和极差分析研究了各影响因素对研究指标影响的显著性。研究结果表明:掺砂率对单轴抗压强度和抗拉强度的影响较显著,单轴抗压强度随石膏水泥比和掺砂率的增大逐渐降低,抗拉强度随掺砂率的增大逐渐降低;抗压抗拉比随着掺水率的增加逐渐增加;弹性模量随着石膏水泥比的增加逐渐下降。通过多元线性回归分析得出白云岩相似材料配比的经验方程,经计算得出该矿山深部白云岩相似材料的最优配比为:石膏水泥比3. 1∶1,掺砂率59%,掺水率20%,硼砂含量0. 4%,减水剂含量0. 3%。     

白泥填料在膨胀阻燃环氧树脂中的协效阻燃和抑烟作用

为实现氨碱白泥的资源化利用,以氨碱白泥为原料,通过烘干、粉碎和表面改性制备白泥填料,并将其作为阻燃协效剂应用于膨胀阻燃环氧树脂,系统研究了白泥填料对膨胀阻燃环氧树脂的阻燃性能、抑烟性能和成炭能力的影响。结果表明,添加白泥填料能够显著降低膨胀阻燃环氧树脂的热释放和生烟量,表现出优异的协效阻燃和抑烟作用。当添加5%烷基化白泥填料时,阻燃和抑烟效率最高,峰值热释放速率和峰值生烟速率降低至234.6 kW/m²和0.048 m²/s,极限氧指数提高到30.5%。此外,白泥填料具有优异的协效成炭作用,添加5%烷基化白泥填料可以促进膨胀阻燃环氧树脂生成更多的芳香结构和含磷的交联结构,增强炭层的致密性和隔热隔质性,提高炭层质量,在700℃下残炭量达到24.5%。     

蛤蜊壳在膨胀型防火涂料中的阻燃和抑烟作用

为提高膨胀型防火涂料的阻燃与抑烟性能,以聚磷酸铵-季戊四醇-三聚氰胺为膨胀阻燃剂、蛤蜊壳生物填料作为协效剂制备膨胀型防火涂料,通过小室法、模拟大板法、烟密度试验、热重分析(TGA)法、扫描电镜(SEM)和元素分析等,研究蛤蜊壳生物填料的含量对膨胀型防火涂料的阻燃和抑烟性能的影响。结果表明:添加蛤蜊壳生物填料可以有效提高膨胀型防火涂料的阻燃和抑烟性能,表现出较好的协效阻燃和抑烟作用;但过量的生物填料会降低其在膨胀型防火涂料中的协效作用,添加质量分数为2%的蛤蜊壳生物填料表现出最优的协效阻燃和抑烟性能;蛤蜊壳生物填料的加入可以促进膨胀阻燃体系在燃烧过程中形成更多的交联结构以增强炭层的致密性和隔热性能,进而使涂层显现出较高的热稳定性和成炭率,添加质量分数为2%蛤蜊壳生物填料的涂层在800℃下的残炭量高达33.7%。     

粉煤灰普通砌筑干混砂浆合理配比研究

将粉煤灰用于干混砂浆的生产,既可以解决其占地和环境污染问题,又可产生一定的经济效益。通过对阜新地区粉煤灰和其他原料的性质进行分析,以普通硅酸盐水泥、天然河砂和阜新发电厂商品粉煤灰为原材料配制干混砂浆。根据施工常用普通建筑砂浆的种类及标号,在水泥砂浆中掺入不同比率的粉煤灰。水泥取代率为15%~30%,砂浆稠度控制在7~10 cm。制成标准试件后经脱模放入标准养护室养护。测定粉煤灰砂浆试件的28 d抗压强度和90 d抗压强度,经与标准强度进行对比,得到粉煤灰取代水泥的合理比率。结果表明,配制M5、M7.5、M10砂浆时粉煤灰的水泥取代率分别为20%、25%、20%。粉煤灰掺入砂浆中取代部分水泥后,砂浆的28 d强度都超过标准强度,90 d强度则显示出更大的优越性。粉煤灰之所以可以取代部分水泥,是因为其中含有一定量的活性物质。这些活性物质与氢氧化钙、硫酸盐等反应生成了水化硅酸钙、钙矾石等物质,使凝胶体材料的整体强度,特别是后期强度得到明显提高。粉煤灰的颗粒较小,可以填充在水泥凝胶体的毛细孔中,使水泥凝胶体更加密实,进一步提高了材料的强度和抗渗性能。粉煤灰中含有大量球形玻璃体,改善了砂浆的和易性。配制的干混砂浆性能稳定,原材料种类少,便于配料加工。     

含氢氧化铝RTV-2硅橡胶泡沫的阻燃抑烟性能研究

为研究氢氧化铝对RTV-2硅橡胶泡沫材料阻燃性能的影响,利用端乙烯基二甲基硅氧烷、气相法白炭黑、α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、含氢硅油和氢氧化铝等原料制成硅橡胶泡沫材料,对其氧指数、烟密度、热稳定性和力学性能进行测试。研究结果表明:氢氧化铝的量从5%增加到25%时,硅橡胶泡沫阻燃性能增强,氧指数增加到34.1%;发烟量减少,最大烟密度和烟密度等级最多降低50.9%和52%;热稳定性提升,质量损失最少为25.65%;力学性能降低。综合考虑材料的阻燃抑烟性能和力学性能,添加量为15%时最佳。对15%的试样进行CONE测试,与原样相比,其燃烧过程的热释放速率下降了51%,FPI值提升到0.5,FGI值降低到1.09,能够有效提高阻燃抑烟性能。     

聚磷腈/氢氧化镁协同阻燃聚丙烯的研究

为改善氢氧化镁阻燃聚丙烯的力学和阻燃性能,合成一种新型氢氧化镁协同阻燃试剂聚二(乙醇)磷腈,并制备聚磷腈/氢氧化镁复合阻燃材料。用红外光谱(IR)和氢核磁共振仪(H-NMR)研究阻燃剂聚二(乙醇)磷腈的化学结构,并利用扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机和氧指数测定仪,研究聚磷腈/氢氧化镁复合阻燃材料添加量对聚丙烯的结构、力学性能和阻燃性能的影响。研究结果表明:这种复合阻燃材料具有较好的阻燃效果,且能使聚丙烯力学性能有一定程度的提高。这些结果主要归功于聚磷腈不仅起到协同阻燃作用,而且还作为氢氧化镁的分散剂,提高了氢氧化镁粒子在聚丙烯中的分散度及界面结合力。     

硼酸三聚氰胺在膨胀型防火涂料中的协同作用

为研究硼酸三聚氰胺(MB)在膨胀型防火涂料中的阻燃和抑烟作用,采用小室法、隧道法、大板法、锥形量热仪、热重分析(TGA)法、傅里叶红外光谱(FTIR)法和扫描电镜(SEM)研究不同含量的MB对涂料阻燃和抑烟性能的影响。结果表明:添加适量的MB能提高防火涂料的阻燃和抑烟性能,当MB的质量分数为5%时,涂料的协效阻燃和抑烟效果最佳,火焰传播比值为11. 9,炭层膨胀倍数为48. 4; MB能促进涂料在燃烧过程中形成更多的P-O-C、B-O-P和C=C等热稳定性结构以提高涂层的热稳定性和成炭量,并形成致密的蜂窝状骨架结构以增加炭层致密性和膨胀度,达到协效阻燃和抑烟的目的。     

相变调温防护服用织物的阻燃性能研究*

为提高相变调温防护服的阻燃性能,以保障工作人员的生命安全,系统开展阻燃型相变微胶囊涂层织物的制备与阻燃性能研究。选取2种相变温度的相变微胶囊、2种阻燃基布,利用干法涂层工艺制备相变微胶囊涂层织物;选取2种阻燃剂,以45%和75%的比例涂覆在相变微胶囊涂层的表面,制成16种阻燃型相变微胶囊涂层织物。基于锥形量热仪进行涂层织物阻燃性能测试,分析阻燃剂对涂层织物阻燃性能的影响。结果表明:与未进行阻燃整理的涂层织物相比,有机硅阻燃剂涂层织物的总热释放量平均下降42.22%,磷氮型阻燃剂涂层织物的总热释放量平均下降25.07%,并且随着阻燃剂含量的增加,总热释放量呈下降趋势。另外,有机硅型阻燃剂明显降低了热释放速率与总热释放量,而磷氮型阻燃剂有效地延长了织物开始释放热量的时间和热释放速率达到峰值的时间。因此,2种阻燃剂从不同角度优化了相变微胶囊涂层织物的阻燃性能,提高了相变调温防护服的使用安全性。     

含磷单体/碳纳米管阻燃改性不饱和聚酯复合材料的制备及其性能研究

以三氯氧磷、苯酚和丙烯酸羟乙酯为原料合成了含磷阻燃单体(DPHE),并作为反应型阻燃剂通过自由基共聚,将其引入不饱和聚酯树脂中,同时添加多壁碳纳米管(MWCNTs),制备不同组分的不饱和聚酯复合材料。采用极限氧指数、UL-94垂直燃烧法表征材料的燃烧性能并评定燃烧等级;通过锥形量热测试数据对材料燃烧过程中的热释放进行研究,结果显示,阻燃不饱和聚酯具有更低的热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)。此外,采用热重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)分别对材料的热降解性能和炭渣形貌进行研究,阐明了含磷阻燃单体和多壁碳纳米管的阻燃机理。     

PC/硅氧烷复合材料的阻燃抑烟机理研究

聚碳酸酯(PC)作为性能优异的工程塑料被广泛用于高铁、飞机等特殊领域,但其燃烧时热释放及产烟量较大,故对其进行抑烟阻燃改性便尤为重要.通过将商用有机硅阻燃剂与抗滴落剂复配制备PC复合材料,证明在添加3 wt％ 的有机硅阻燃剂后即可使PC达到V0级,LOI上升至34.5％,热释放速率峰值下降58.86％,烟及CO2释放速...     

改性β-CD的制备及其阻燃环氧树脂研究

为了制备单分子阻燃剂,以提高环氧树脂(EP)的阻燃性能,首先使用季戊四醇(PER)与三氯氧磷(POCl3)反应得到磷酸酯二酰氯(SPDPC),然后用不同量的SPDPC改性β-环糊精(β-CD);将制备的改性环糊精(mβ-CD)应用于EP(添加量为EP质量的25%)中,制备EP/mβ-CD复合材料。结果表明:β-CD与SPDPC的摩尔比例为1∶8时制备的mβ-CD与EP基体相容性较好,此mβ-CD使EP材料在N2氛围的炭渣量从15.3%提高到26.7%; EP氧指数从19.5%提高到28.2%;复合材料的垂直燃烧等级达到V-0级别,热释放总量(THR)、热释放速率峰值(PHRR)相较于纯EP分别降低了50.4%、47.9%,烟生成速率峰值(PSPR)和总生烟量(TSP)相较于纯EP分别降低了12.5%、52.8%;添加此mβ-CD的EP/mβ-CD复合材料形成了强度更高的炭层。     

用正交设计法研究阻燃LDPE薄膜配方

以低密度聚乙烯LDPE、氢氧化镁和微胶囊化红磷为原材料,利用正交设计法研究了新型阻燃薄膜配方,制备了阻燃型低密度聚乙烯薄膜,并对其氧指数进行测试.结果表明,新型配方中的氢氧化镁和微胶囊化红磷具有协同阻燃效果,并能在一定程度上解决燃烧时的熔滴现象;当氢氧化镁添加量小于29%时,两种阻燃剂对体系阻燃性的影响差别不明显;与纯LDPE薄膜相比,阻燃LDPE薄膜由于添加了上述两种阻燃成分,体系氧指数提高4%,改善了阻燃效果.     

硅改性木质素成炭剂协同膨胀阻燃聚丙烯制备及性能研究

为提高聚丙烯(PP)的阻燃性能，采用溶胶凝胶法制备膨胀阻燃剂炭源——硅改性木质素(SiO₂@AL)，与聚磷酸铵(APP)、双季戊四醇(DPER)经熔融共混制备膨胀阻燃PP复合材料。通过氧指数、垂直燃烧、热重分析、烟密度测试等考查复合材料的阻燃、热稳定性、抑烟等性能。结果表明：当添加4%SiO₂@AL的PP复合材料UL-94测定达到V-0；而SiO₂@AL与DPER的质量比为1∶3时，氧指数最高为27.6%。SiO₂@AL/IFR/PP具有良好的高温稳定性能，较传统膨胀阻燃PP的热失重速率降低了1.75%,800℃时残留量增加了0.5倍；烟密度测试和残炭SEM分析表明，SiO₂@AL的添加使PP形成了更加稳定的蜂窝状炭层，烟气释放总量呈下降趋势。     

基于FIPEC试验的电缆燃烧性能研究

利用FIPEC试验装置20.5kW的火源对市场上常见的ZR-YJY、ZR-YJV和ZR-VV三种类型的阻燃电力电缆的燃烧性能进行了全尺寸试验研究,对试验结果分析了不同类型阻燃电缆的火灾发展和蔓延特性,以及电缆在火焰蔓延过程中的影响因素,结果表明,在热释放和产烟特性上,ZR-YJY均优于ZR-YJV和ZR-VV,但在火焰蔓延性能上,ZR-YJY相对较差。同时获取了电缆在火灾过程中的热释放、产烟特性以及火焰蔓延特性的基础数据,为我国《电缆及光缆燃烧性能分级》标准提供试验依据。