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。     

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。     

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。     

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。     

ZIF-8/BC协同膨胀阻燃聚丙烯性能研究

为提高聚丙烯(PP)阻燃性能,以三聚氰胺磷酸盐为酸源兼气源、双季戊四醇为碳源构成膨胀阻燃体系,添加不同比例的类沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8)与生物质炭(BC)制备的杂化材料(ZIF-8/BC)为协效剂,制备无卤膨胀阻燃PP复合材料,研究材料的燃烧性能、力学性能和热稳定性等。结果表明:所构成的膨胀阻燃体系能有效提高PP的阻燃性能,未添加ZIF-8/BC时氧指数可达31. 4%,拉伸强度为17. 37 MPa; ZIF-8/BC的加入使复合材料氧指数有所降低,但能提高复合材料的力学性能,添加ZIF-8∶BC质量比为1∶2的ZIF-8/BC,材料氧指数、拉伸强度分别为27. 2%、19. 87MPa; ZIF-8/BC的添加能提高复合材料的残炭量,且该量随BC含量增加而增大,ZIF-8/BC协效剂有利于形成致密炭层结构和抑制烟气释放。     

ZIF-8协同膨胀阻燃聚丙烯制备及性能研究

为提高纯聚丙烯(PP)使用过程中的本质安全性,改善其阻燃和抗静电性能,利用ZIF-8类沸石咪唑酯骨架材料、聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)制备新型无卤膨胀阻燃复合材料(ZIF-8/PP),通过氧指数、力学测试、热重分析、电阻测量等研究ZIF-8对聚丙烯性能的影响。结果表明:ZIF-8能有效提高纯PP的阻燃、抗静电性能,但使其力学性能降低;ZIF-8质量分数为3%时,ZIF-8/PP的氧指数达到28%,拉伸强度降为21.2 MPa,表面电阻率降至108Ω·cm,实现从绝缘体到防静电体的转变;ZIF-8能增加ZIF-8/PP的残炭量,在熔体表面形成致密泡孔形貌的炭层抑制烟气,使材料的热稳定性提高。     

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。     

基于层次分析法的热塑性聚氨酯及其纳米复合材料火灾危险性综合评价

聚合物的火灾危险性与热、烟、毒的释放密切相关,但采用不同指标对材料的评价结果不一致。以纳米级蒙脱土(MMT)、氢氧化铝(ATH)和聚磷酸铵(APP)为添加剂的热塑性聚氨酯(TPU)纳米复合材料为研究对象,选取其在静态管式炉、稳态管式炉和锥形量热仪中的相关实验数据,以HCN总浓度作为特殊毒性危害指标,CO和CO_2浓度为一般毒性危害指标,以热释放速率峰值、平均热释放速率、总热释放量为热危害指标,以产烟速率峰值、生烟总量为烟危害指标。进一步细分了火灾烟气中不同毒性气体对于火灾风险的影响,并运用层次分析法计算指标权重,综合评价了热塑性聚氨酯及其复合材料的火灾危险性。结果表明,当添加量为6 wt%聚磷酸铵、3 wt%氢氧化铝与3 wt%蒙脱土时,此时复合材料的火灾危险最低,证明了综合热、烟、毒三个层次来降低聚合物材料火灾危险性是可行的。     

滑石粉对阻燃聚丙烯土工格栅性能的影响

将滑石粉加入聚丙烯阻燃格栅料中制成聚丙烯阻燃土工格栅材料,并探讨滑石粉对阻燃格栅的力学性能、熔融指数、燃烧性能、热稳定性和结晶性能的影响。结果表明:滑石粉的加入能提高阻燃格栅的熔融指数和结晶度,但对力学性能和阻燃性能有负面影响。与未添加滑石粉的阻燃格栅相比,添加5%wt的滑石粉后,阻燃格栅的断裂伸长率下降了9633%,峰值热释放速率和总释放热分别增加了4736%和2164%;当滑石粉添加量进一步增加到10%wt时,阻燃格栅的阻燃性能略有提高,但断裂伸长率却下降了975%。热重和差热分析表明,阻燃格栅阻燃性能的下降与热稳定性下降有关,而熔融指数提高则与α晶型熔点下降有关     

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。     

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.     

二硫化铁(FeS2)纳米颗粒对聚苯乙烯(PS)热稳定性和燃烧性能的影响

采用熔融共混法制备聚苯乙烯(PS)/二硫化铁(FeS2)纳米复合材料研究FeS2对PS热稳定性和燃烧性能的影响。扫描电镜(SEM)结果表明FeS2能够很好地分散在PS基体中。热重分析(TGA)的数据显示,FeS2可以显著地提高残余炭量。锥形量热仪(CONE)结果表明,FeS2可以改变PS的分解,从而在复合材料的表面上形成炭层,导致燃烧和烟气方面的参数有效降低,如热释放速率(HRR)、总热释放(THR)、烟释放率(SPR)、烟释放总量(TSR)、平均质量损失速率(AMLR)和平均烟消光面积(ASEA)等。此外,极限氧指数也得到了提高。拉曼(LRS)的结果证实了残余炭中有石墨碳的存在,热降解过程中石墨碳的形成有利于对热扩散的抑制,从而改善了PS的热稳定和燃烧性能。     

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%。     

含CaCO_3油田污泥复配红磷阻燃EVA的研究

以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、油田污泥(OS)、红磷(RP)为原料,采用熔融共混的方法制备了EVA/OS/RP复合材料(EOS),并通过锥形量热仪测试(CCT)、极限氧指数(LOI)和烟密度测试(SDT)等手段研究其阻燃、抑烟性能。CCT结果表明,EOS3(OS质量分数为47%、RP质量分数为3%)的热释放速率、生烟速率与其他样品相比均显著下降,其热释放速率峰值仅为286.2 k W/m~2。LOI结果表明,适量的RP可以提高材料的LOI值,最高可达26.8%。SDT结果表明,在未点火条件下,EOS6(OS质量分数、RP质量分数分别为41%,9%)的光通量高达53.2%;在点火条件下,EOS5(OS质量分数、RP质量分数分别为43%,7%)的光通量为24.1%。     

四苯基双酚A二磷酸酯及复配体系阻燃环氧树脂的热动力学分析

采用热分析仪对四苯基双酚A二磷酸酯(BDP)及复配APP体系阻燃环氧树脂(EP)进行TG分析,研究BDP及其复配体系阻燃EP降解的过程,并在动力学理论模型基础上计算阻燃EP的活化能.结果表明,与未阻燃EP相比,阻燃EP在600 ℃时残炭率增加,15% BDP阻燃EP的残炭率由未阻燃的20.41%增加到28.06%,15% BDP+9% APP阻燃EP的残炭率增加到34.78%;BDP及其复配体系阻燃EP的活化能显著提高,15% BDP阻燃EP的活化能由未阻燃的80.39 kJ/mol提高到141.06 kJ/mol,15% BDP+9% APP阻燃EP的活化能提高到199.68 kJ/mol.研究表明,阻燃EP体系耐热性能好,阻燃效果明显,且复配体系阻燃效果进一步提高.     

不同聚合度的聚磷酸铵灭火性能研究*

为考察聚磷酸铵（APP）干粉灭火剂的聚合度对其灭火性能的影响,选用3种不同聚合度的APP,结合其晶体结构、粒度分布及热性能测试,并通过粉体杯式燃烧器进行小尺寸灭火实验,对比3种样品的灭火性能及灭火机理,研究聚合度与其灭火性能的关系。热性能测试结果显示,聚合度的升高会导致APP的热稳定性下降,随着聚合度从80升至1 500,其初始分解温度从326.11 ℃降低至321.54 ℃,失重率从75.21%增加至79.66%。实验结果表明:随着APP聚合度的增加,火焰降温速率升高,最小灭火浓度（MEC）降低,灭火性能增强,当聚合度为1 500时,MEC为118.143 g/m3。聚合度的升高有助于APP在进入火场后更早、更充分地与火焰发生反应,从而使灭火性能得到提升。     

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。     

基于石墨烯-氧化镍杂化物与二氧化钛纳米管协效阻燃环氧树脂的制备及研究

通过共沉淀法制备了石墨烯-氧化镍杂化材料,通过水热法制备了二氧化钛纳米管,然后利用溶液共混法制备了石墨烯-氧化镍/二氧化钛纳米管/环氧树脂纳米复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪和透射电子显微镜(TEM)对纳米材料的结构和形貌进行表征;热重分析数据表明复合材料的热稳定性有所提高;锥形量热测试结果显示,将石墨烯-氧化镍杂化物与二氧化钛纳米管进行复配,加入环氧树脂中,可以有效降低材料的热释放速率峰值和总热释放。