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CO_2释放速率峰值分别下降34.10%和68.05%。同时,通过扫描电镜等表征进一步对机理进行分析,即阻燃剂中的硅元素受热向表面迁移,形成致密绝热的隔热层,从而达到阻燃抑烟的作用。     

MPP协同MF@ADP阻燃低密度聚乙烯性能研究*

为提高低密度聚乙烯（LDPE）阻燃性能和阻燃LDPE复合材料的力学性能与抑烟性能,采用原位聚合法制备三聚氰胺-甲醛（MF）树脂包覆二乙基次磷酸铝（ADP）的MF@ADP微胶囊,再引入三聚氰胺聚磷酸（MPP）与MF@ADP进行协效复配,熔融共混制备阻燃LDPE复合材料。通过氧指数、热重分析、力学测试和烟密度测试等研究复合材料的阻燃、力学和抑烟性能。研究结果表明:MF@ADP微胶囊能改善阻燃剂与复合材料之间的相容性,与MPP复配构成的磷-氮膨胀阻燃体系能有效提高LDPE的抑烟性能;当MF@ADP∶MPP的质量比为2∶1时,材料的LOI达到了30.6%,垂直燃烧测试达到UL-94 V0级,拉伸强度为11.8 MPa,且形成的P/N/O高聚物炭层稳定性更高,可减少LDPE燃烧释放的烟雾量。     

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。     

三聚氰胺磷酸盐及季戊四醇阻燃环氧树脂研究

采用氧指数法（LOI）、垂直燃烧法（UL-94）、锥形量热计试验（CCT）、热重分析（TGA）及激光拉曼光谱（LRS）对三聚氰胺磷酸盐（MP）及季戊四醇（PER）阻燃环氧树脂的阻燃性、热稳定性及燃烧后的炭层结构进行了研究。结果表明，MP阻燃环氧树脂体系中，LOI值随MP的含量的增加而增加；在MP添加量达到30％后，LOI值为34．5，此时阻燃环氧树脂达UL-94V-0级。当MP阻燃环氧树脂体系中引入PER时，对环氧树脂的阻燃性略有改善。在总添加量一定时，LOI值随PER的含量增加先增加后减小。TG结果表明，MP和PER降低了环氧树脂阻燃材料的初始分解温度，但在高温下（〉400℃）阻燃环氧树脂的热稳定性较好。     

玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯/次磷酸铈复合材料的制备及其阻燃性能研究

首先合成并表征了一种新的阻燃剂-次磷酸铈（CHP）;然后采用熔融共混的方法制备了玻璃纤维（GF）增强聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）/CHP（PET/GF/CHP）复合材料;探讨了CHP对PET/GF复合材料热稳定性和燃烧性能的影响。材料的热稳定性是由热失重分析（TGA）进行表征的,燃烧性能是通过氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）以及锥形量热仪进行测试的,炭渣形貌由扫描电子显微镜（SEM）进行表征。结果表明：CHP的引入保持了PET/GF的热稳定性。含有15wt%CHP的PET/GF材料（PET/GF/CHP15）,其LOI为30%,且能达到UL-94V-0级别。此外,与PET/GF相比,PET/GF/CHP15热释放速率峰值和热释放总量分别下降了67%和27%。SEM分析表明CHP的加入使得材料在燃烧后有大量致密的炭渣覆盖在玻璃纤维的表面,这些炭渣不仅降低了玻璃纤维的导热性,而且切断了可燃物质的传送通道,从而提高了材料的阻燃性能。     

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。     

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。     

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。     

三嗪和磷腈阻燃剂作碳源阻燃聚乳酸复合材料的性能研究

为了探究三嗪和磷腈类碳源对聚乳酸阻燃性能及力学性能的影响,提高阻燃效率,利用苯氧基聚磷腈(SPB100)、三嗪类膨胀阻燃剂(FP2200)作碳源分别与聚磷酸铵(APP)按不同配比复配,采用熔融共混法制备了阻燃聚乳酸复合材料,总添加量保持10％.通过热重分析(TGA)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)和锥形量热法分析了2种膨胀阻燃体系对阻燃聚乳酸热稳定性和阻燃性能的影响,采用拉伸试验评价了阻燃聚乳酸的机械性能,并采用扫描电子显微镜和傅立叶变换红外光谱研究了阻燃聚乳酸残炭的化学结构和组成,并分析了阻燃机理.结果表明,当SPB100/APP的质量比为7/3时,LOI达到28.5％且达到UL-94 V-0等级,拉伸强度为49.7 MPa.研究表明,两种碳源均可改善阻燃聚乳酸的热稳定性、抗滴落性能和阻燃性,能满足阻燃要求,其中添加SPB100的阻燃聚乳酸复合材料的力学性能更优.     

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。     

含二羟基DOPO衍生物阻燃改性环氧树脂的制备与热性能研究

DOPO(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物)、多聚甲醛、二乙醇胺为原料合成了含二羟基的DOPO衍生物DHDOPO,并作为反应型阻燃剂引入到环氧树脂分子链结构中,制备出一组不同含磷量的阻燃环氧树脂复合材料。采用极限氧指数(LOI)法和垂直燃烧(UL-94)法测试材料的燃烧性能,结果表明,在含磷量为1.5%时,氧指数达到35.0%,并达到V-0级别。锥形量热计(Cone)数据显示阻燃改性后的环氧树脂具有更低的热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR),说明具有更高的火灾安全性。此外,还通过热重分析(TGA)实验研究了DHDOPO对环氧树脂热稳定性能的影响。通过扫描电镜对燃烧过后的炭渣形貌进行分析,推测了燃烧的过程和阻燃的机理。     

羟基锡酸锌阻燃聚氯乙烯电缆材料及其潜在火灾危险性评价

采用氧指数、成炭率、烟密度、垂直燃烧(UL 94)、热重分析、环境扫描电镜和锥形量热的方法测试了羟基锡酸锌(ZHS)对PVC的阻燃抑烟作用。ZHS用量为15%时即可以满足对PVC电缆材料燃烧烟密度的要求,燃烧等级可以达到UL94 V0级。PVC/ZHS电缆材料的热稳定性能、成炭性能和燃烧性能表明,ZHS在PVC电缆材料燃烧时,可以促进PVC交联成炭,生成的炭具有较好的隔氧、隔热及抑制可燃性气体逸出的作用,提高了PVC电缆材料的热稳定性能,有效降低了PVC电缆材料的潜在火灾危险性。     

纳米氢氧化铝三相泡沫制备研究*

为更好地解决煤矿采空区煤炭自燃问题,以十二烷基硫酸钠为主体进行发泡剂复配,通过泡沫性能测试实验,研制出高性能发泡剂。以纳米氢氧化铝作为固相颗粒,制备出发泡倍数高、稳定性强的纳米氢氧化铝三相泡沫,使用锥形量热仪研究其高温阻燃能力和消烟性能。实验结果表明:当纳米氢氧化铝的质量分数从0提高到1%时,泡沫体积从500 mL增长至830 mL;当质量分数从3%提高到4%时,泡沫析液半衰期由15 min提升至42 min,且能在完全析液后保留三维网状结构。在高温阻燃和消烟能力方面,纳米氢氧化铝三相泡沫的加入将点燃时间从24 s延长至87 s,持续燃烧时间从835 s缩短至325 s,热释放速率高峰值从97.2 kW/m2降低至49.8 kW/m2,烟气生成速率峰值从0.064 m2/s降低至0.012 m2/s,对CO,CO2释放速率也有一定抑制作用。     

压缩致密化阻燃木材的燃烧特性和成炭行为研究*

为增强木材的阻燃性能,采用压缩致密化工艺制备致密化阻燃木材,并对其燃烧特性与成炭行为进行研究。结果表明:压缩致密化工艺能促进木材在燃烧过程中形成更多的芳香结构以增强炭层的致密性和隔热性,进而有效阻隔热量和氧气进入木材内部,使致密化木材表现出良好的阻燃性和自熄性。压缩致密化木材的阻燃和隔热性能与去木质化程度密切相关,并随去木质化程度的增加呈先提高后下降的趋势。经过24 h去木质素处理后的致密化木材的极限氧指数增加到39.5%并达到UL94 V-0级,总释放热和2 400 s背面平衡温度相比于未去木质素的致密化木材分别下降了25.8%和21.4%,表现出最佳的阻燃和隔热性能。