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%。     

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。     

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。     

采用锥形量热仪(CONE)研究和评价新型可膨胀石墨防火涂料

利用锥形量热仪(CONE)实验获得的热失重速率(MLR)、热释放速率(HRR)、有效燃烧热(EHC)、比消光面积(SEA)、CO2、CO和点燃时间(TTI)等参数对可膨胀石墨防火涂料与传统的膨胀型防火涂料的阻燃性能、烟毒释放、阻燃机理进行了对比研究。结果表明,与传统的膨胀型防火涂料相比,可膨胀石墨防火涂料由于在热降解过程中成炭量较高,炭层具有更好的热稳定性,因而其阻燃和隔热性能更为优良,具有更长的耐燃时间,且烟毒释放少,安全性能更高。     

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。     

复合无机防火涂料优配研究

以市售无机膨胀型AB牌防火涂料为研究基础,复合了膨胀阻燃剂(APP-MEL-PER阻燃体系)、抑烟剂和助剂,进行了新型防火涂料的制备,当膨胀阻燃体系(APP-MEL-PER阻燃体系)以17∶6∶6的配比混合于该涂料中,其所占质量百分比为19%的时,防火性能最好。测试表明,该新型防火涂料烟密度等级6.77,指数下降了10,接近于国家标准1级。在248℃~400℃期间失重仅为12%,在390℃,有强烈的吸收峰,也表现了优异的阻燃性能。实现了APP-MEL-PER膨胀阻燃剂和AB牌涂料优配的目的。     

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。     

科技博览

防火性能最好的优配方法东华大学环境学院沈恒根教授等以市售无机膨胀型AB牌防火涂料为研究基础,复合了膨胀阻燃剂(APP-MEL-PER阻燃体系)、抑烟剂和助剂,进行了新型防火涂料的制备。经试验发现,当膨胀阻燃体系(APP-MEL-PER阻燃体系)以17:6:6的配比混合于无机膨胀型AB牌防火涂料中,其所占质量百分比为19%的时候,防火性最好。测试表明,该新型防火涂料密度等级为6.77,指数下降了10,接近于国家标准1级。在248℃～400℃期间失重仅为12%,在390℃,有强烈的吸收峰,也表现了优异的阻燃性,实现了APP- MEL-PER膨胀阻燃剂和AB牌涂料优配的目的。     

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。     

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。     

硼酸锌对膨胀阻燃聚甲醛的协效阻燃研究

为进一步提高膨胀型阻燃剂(IFR)对聚甲醛(POM)的阻燃效果,首先将硼酸锌(ZB)与常用IFR(聚磷酸铵-三聚氰胺-季戊四醇)共混制得ZB-IFR复配膨胀阻燃体系的样品,采用熔融共混法制备ZB-IFR/POM复合阻燃材料;然后利用极限氧指数(LOI)测定仪、垂直燃烧(UL-94)测试法、热重分析(TGA)法、扫描电镜(SEM)、锥形量热仪(CONE)及热重-红外(TG-IR)仪等研究ZBIFR对POM的协效阻燃作用。结果表明:当ZB含量为1%时,所得1.0ZB-IFR/POM的LOI可达55%,UL-94等级为V-0级;其受热膨胀后所得残炭量高,炭层结构致密稳定,且在燃烧过程中的热释放速率(HRR)、质量损失及烟气释放量均最小,火灾性能指数(FPI)相对最高;除此,不含ZB的IFR/POM在受热分解过程中比1.0ZB-IFR/POM放出更多的CO2,说明ZB的加入能有效地抑制复合阻燃材料的充分燃烧,显示出良好的协效阻燃作用。     

膨胀型防火涂料防火性能的研究

近年来,钢结构建筑火灾事故的惨痛教训使人们对钢结构建筑防火重要性的认识逐渐提高,开展了对钢结构防火保护技术的研究和应用实践.改性高氯化聚乙烯树脂(HHCPE)以其极好的耐候性、耐腐蚀性和阻燃性等优点,成为人们研究的热点.但是,改性高氯化聚乙烯树脂为脆性树脂,漆膜韧性差、炭层结构强度不够,在火灾情况下容易被破坏而剥落,大大降低了防火阻燃效果.为此,我们在研制以改性高氯化聚乙烯树脂为基料的防火涂料时,先优化防火阻燃剂的配比,进而通过添加各种助剂来改善涂料性能,并分析了各种助剂对涂料炭层结构和防火性能的影响.     

苯丙乳液基膨胀型阻燃涂料的配方研究

为了解苯丙乳液基膨胀型阻燃涂料组分间的关系使其发挥最大作用,用热重分析法探究涂料的阻燃过程;通过受热炭层膨胀高度测试,结合组合法确定各组分的作用,并对基础配方进行优化。结果表明:涂料在受热时,磷酸氢二铵和季戊四醇在110~238℃通过脱氨和水,生成偏磷酸铵与季戊四醇及磷酸与季戊四醇的交联物,并形成炭层;在250~380℃,三聚氰胺分解出气体,使炭层发泡,形成多孔泡沫炭层,达到阻燃的目的;配方中季戊四醇(成炭剂)和磷酸氢二铵(催化剂)构成炭源,三聚氰胺是气源,苯丙乳液是黏结剂;优化后的配方即苯丙乳液:磷酸氢二铵:季戊四醇:三聚氰胺质量比为2.82∶11.04∶6.00∶3.06。     

成炭型有机大分子/层状无机物复合成炭剂的制备及应用研究

层状无机物在聚合物基体中易团聚,限制了其在聚合物材料中的规模化应用。本工作通过将有机改性蒙脱土(OMMT)与一种具有超支化结构的磷氮大分子化合物HTPPP(以三嗪结构为基础,通过焦磷酸结构连接)在醇水体系中混合溶胀,再经过高温脱水,制备成HTPPP插层、剥离的OMMT成炭型有机大分子/层状无机物复合成炭剂(HTPPP-OMMT)。XRD测试表明层状结构的OMMT能够在HTPPP中被完全剥离。OMMT的复合降低了HTPPP的水溶性,并提高了其热稳定性。将有机/无机复合成炭剂HTPPP-OMMT作为单组分无卤膨胀阻燃剂应用于聚丙烯(PP),阻燃测试表明HTPPP-OMMT复合成炭剂的阻燃效率高于HTPPP。这是由于其在材料燃烧过程中能够催化形成更加致密的膨胀多孔炭层,而炭层在高温下的热氧稳定性更好。此外,有机/无机复合改善了HTPPP-OMMT在PP的相容性,能提高材料的力学和耐析出性能。     

金属氧化物对赤泥复配阻燃聚乙烯协效作用的研究

为了提高由拜耳法赤泥、红磷、硼酸锌、氢氧化铝组成的赤泥复配阻燃剂的阻燃效率,采用金属氧化物作为协效剂,研究了ZnO、Ni2O3、TiO2分别在赤泥复配阻燃聚乙烯中的协效作用.结果表明,ZnO的协效作用最好.在60%(质量分数)的赤泥复配阻燃剂中添加占阻燃剂2%(质量分数)的ZnO可使聚乙烯的氧指数由27.2%提高到28.9%,UL-94通过V-0级,峰值热释放速率及烟释放速率均下降了40%.ZnO能显著改善阻燃聚乙烯的热稳定性并增加残炭量,使残炭更加致密.     

β环糊精改性聚氨酯基涂料的火安全性与热解动力学分析

为提高膨胀型防火涂料的阻燃性能,以聚氨酯树脂为基料,以聚磷酸铵、尿素为阻燃体系,通过加入不同掺量的钛酸酯偶联剂改性β-环糊精(β-CD),提高阻燃效果。通过红外光谱仪(FT-IR)、锥形量热仪(CONE)、热重分析仪(TG)、差热扫描量热仪(DSC)等,研究改性β-CD的含量对膨胀型防火涂料的火安全性的影响,使用Coats-Redfern积分法计算涂料的热解动力学。研究结果表明：改性β-CD能有效地提高涂料的阻燃性能,当β-CD为1wt%时拥有最佳阻燃性能,1wt%改性β-CD能够提高涂层的蓄热能力,延缓APP的分解和抑制碳质材料的分解,进而提高涂料的阻燃性能。通过热解动力学拟合曲线得出,1wt%的样品能在253℃以后显著提高反应的活化能,提高涂层的阻燃性。     

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。     

聚苯胺和氮化硼协效阻燃棉布的制备及性能研究

使用聚苯胺(PANI)与氮化硼(BN)作为阻燃体系,采用一步法对棉布进行阻燃改性,研究了PANI与BN的配比对Cotton-PANI-covered BN复合材料形貌的变化以及对阻燃性能、热稳定性的影响。由扫描电镜(SEM)和全反射傅里叶红外(ATR-FTIR)测试结果可知,PANI成功生长在棉布纤维表面。另外由于PANI的粘附性,BN能被粘附在棉织物表面,从而形成更为致密的包覆结构。研究发现,PANI和BN的存在,能大大提高棉布的热稳定性和成炭性。当PANI的浓度为2.7 wt%,BN的浓度为5.9 wt%时,改性棉布的残炭量能达到8.9%,比纯棉布(0.6%)增加了约14倍。同样,垂直燃烧实时图像能看出PANI/BN改性的棉布的残炭量更高,炭层也更完整,表明PANI和BN具有优良的阻燃效果。     

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。