典型硼化合物与磷酸二氢铵协效阻燃松木的燃烧性能及热解动力学研究

利用木垛法和热重分析法比较研究了硼酸、硼砂与磷酸二氢铵复配阻燃松木的燃烧性能、热解特性及热解反应动力学。结果表明,单种阻燃剂使用时,磷酸二氢铵的阻燃效果优于硼酸和硼砂;两两复配使用具有明显的协效作用,其中阻燃效果:磷酸二氢铵/硼酸＞磷酸二氢铵/硼砂＞硼酸/硼砂,而硼酸与磷酸二氢铵在质量比为2:3时,协效阻燃效果最好。与未处理松木相比,阻燃剂的加入降低了松木在热解阶段的初始分解温度和峰值分解温度,缩短了热解区间,并降低了松木在主要热解阶段的表观活化能,其中热解阶段活化能越低的阻燃松木在燃烧过程中成炭效果和阻燃性能越好。     

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。     

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。     

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%。     

纳米LDHs阻燃剂与氯化石蜡协效阻燃PS的性能与机理研究

文采用氧指数（LOI）测试结果讨论了纳米LDHs对PS,以及纳米LDHs与氯化石蜡协效阻燃剂对PS的阻燃作用。结果表明。在100份PS中加入80份LDHs时．复合材料的最高LOI可达28;而在100份PS中添加30份纳米LDHs后。再添加10份氯化石蜡时．复合材料LOI可达29．5．两者具有明显协效阻燃作用。并通过FT—IR和XPS测试结果分析了纳米LDHs与氯化石蜡的协效阻燃机理。研究发现,氯化石蜡热释放出HCl是其与纳米LDHs发生协同反应的关键。     

天然蛋白杂化硅溶胶阻燃棉织物的制备及燃烧性能分析

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、乙醇(C_2H_5OH)为溶剂、盐酸(HCl)为催化剂,1-γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)为偶联剂制备SiO_2单一、复合和明胶(C_(102)H_(151)O_(39)N_(31))杂化溶胶,利用激光粒度仪对溶胶粒径进行测定。采用浸渍-烘焙过程将溶胶后整理棉织物。利用热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)对整理前后棉织物热解特性、阻燃性能、表面微观形貌、表面元素组成和官能团分布进行测试和表征,探讨明胶杂化溶胶阻燃效应和机理。结果发现:溶胶粒径分布表明纳米SiO_2-KH570-明胶之间发生了化学键紧密结合,缩合生成Si-O-Si和氢键;SEM、FTIR和XPS分析表明具有明胶杂化组分的硅基溶胶在织物表面形成紧密涂层,呈现一定化学结合状态;TG分析表明,该结合状态对热稳定性影响显著,杂化溶胶后整理织物热解残炭率较原始棉织物提高872%,SiO_2-KH570和SiO_2-明胶复合溶胶体系间存在协效性;LOI分析表明,SiO_2-KH570-明胶杂化溶胶阻燃效应最佳,LOI最高为25.2,对应ΔLOI/Δm最高为4.80 g~(-1),SiO_2单一溶胶和明胶及SiO_2-KH570复合溶胶和明胶间体现明显协同效应;明胶可单方面提升SiO_2单一溶胶及SiO_2-KH570复合溶胶的凝胶化效应,促进三维微观骨架涂层结构形成,提升燃烧过程中棉织物脱水成炭作用。     

阻燃高抗冲聚苯乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料阻燃效应的研究(Ⅱ)--蒙脱土改性比率对阻燃协效性的影响

运用“一步熔融共混法”制备了同时包含十溴二苯乙烷(SAYTEX8010)—氧化锑(Sb2O3)和蒙脱土(MMT)—十六烷基三甲基溴化铵(C16BrN)(不同重量比率)阻燃体系的系列高抗冲聚苯乙烯(HIPS)复合材料,通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、UL—94垂直燃烧测试和锥形量热计等测试手段对其结构形貌和燃烧性能进行了表征,探讨了两种阻燃体系间的协效性及蒙脱土改性比率对协效度的影响。结果表明,在十溴二苯乙烷存在时,可以制备层离型阻燃HIPS／MMT纳米复合材料,其中两种阻燃体系具有优异的阻燃协效性,其协效度取决于复合材料中各组分的复合比率,特别是MMT及C16BrN的改性比率。研究发现,其它组分含量一定时(十溴二苯乙烷和氧化锑重量比率保持lO：4),MMT和C16BrN改性比率为4：2时复合材料具有相对最佳阻燃性,十溴二苯乙烷体系和改性蒙脱土体系具有相对最优阻燃协效度。     

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。     

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。     

HIPS阻燃复合材料三元潜在火灾危险性评价

将高抗冲聚苯乙烯树脂颗粒(纳米/微米级)、十溴二苯乙烷颗粒、三氧化二锑、弹性体、分散剂和偶联剂通过一步熔融共混工艺先行制备UL94 V-0级阻燃母粒,再将其与HIPS本体树脂按不同比例混合制得阻燃复合材料,并利用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)及ISO 5660锥形量热计三项测试表征制得样品的燃烧和火灾性能,从中提炼和分析LOI、垂直燃烧等级和最大热释放速率(Pk HRR)等三元关键指标相关性,给出了定性定量相结合的潜在火灾危险性分级范围。结果表明:UL94燃烧等级和Pk HRR相关性体现为当Pk HRR≤330.0 k W/m~2时,试样UL94等级均为V-0级;UL94燃烧等级和LOI相关性体现为随UL94燃烧等级从V-0降到HB时,试样LOI从27.0降到17.0;Pk HRR与LOI相关性体现为Pk HRR与LOI呈粗略反向线性相关性;UL94燃烧等级、Pk HRR和LOI三元相关性体现为当LOI22.0、Pk HRR为399.0~665.0 k W/m~2时,材料UL94燃烧等级介于HB~V-2。     

镁铝双氢氧化物对无卤阻燃EVA的协效阻燃效果研究

利用共沉淀法合成了镁铝双氢氧化物（MgAl-LDH）,采用熔融共混的方法,制备了含Mgal—LDH片层的无卤阻燃EVA纳米复合材料,通过多种表征手段分析研究了MgAl-LDH对无卤阻燃EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）的协效阻燃效果。扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）的结果表明LDH的片层能够促进阻燃剂在EVA基体中的分散;锥形量热仪（Conecalorimetry）燃烧测试表明协效阻燃EVA的热释放速率相对于纯阻燃EVA显著降低,其他主要燃烧参数也有同样的变化趋势,说明MgAl-LDH具有良好的协效阻燃作用。材料的燃烧残余物的形貌分析表明,LDH协效阻燃EVA在燃烧过程中能形成致密而连续的保护层,有效阻隔材料在燃烧过程中气体挥发物的扩散和与燃烧环境间能量的交换,提高燃烧残留量,降低材料的火灾危险性。     

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。     

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。     

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.     

阻燃高抗冲聚苯乙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料阻燃效应的研究(Ⅰ)--传统阻燃剂与改性蒙脱土的阻燃协效性

运用"一步熔融共混法"制备了包含十溴联苯醚(DBDPO)-氧化锑(Sb2O3)和蒙脱土(MMT)-十六烷基三甲基溴化铵(C16BrN)阻燃体系的高抗冲聚苯乙烯(HIPS)复合材料,并通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、UL 94垂直燃烧测试和锥形量热计等测试手段对其结构形貌和燃烧性能进行了表征.结果表明,在传统阻燃剂DBDPO存在前提下,仍然获取了具有插层结构的高抗冲聚苯乙烯/蒙脱土(HIPS/MMT)纳米复合材料.燃烧特性实验发现两种阻燃体系在HIPS基体中具有良好协效性,复合材料热释放速率大幅下降.这种效应为减少溴系阻燃剂用量以降低生产成本和减轻不良环境效应提供了依据,对于发展绿色环保型高性能聚合物阻燃复合材料非常有意义.     

阻燃高抗冲聚苯乙烯／有机改性蒙脱土纳米复合材料阻燃效应的研究（I）——传统阻燃剂与改性蒙脱土的阻燃协效性

运用“一步熔融共混法”制备了包含十溴联苯醚(DBDPO)—氧化锑(Sb2O3)和蒙脱土(MMT)—十六烷基三甲基溴化铵(C16BrN)阻燃体系的高抗冲聚苯乙烯(HIPS)复合材料，并通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、UL94垂直燃烧测试和锥形量热计等测试手段对其结构形貌和燃烧性能进行了表征。结果表明，在传统阻燃剂DBDPO存在前提下，仍然荻取了具有插层结构的高抗冲聚苯乙烯／蒙脱土(HIPS／MMT)纳米复合材料。燃烧特性实验发现两种阻燃体系在HIPS基体中具有良好协效性，复合材料热释放速率大幅下降。这种效应为减少溴系阻燃剂用量以降低生产成本和减轻不良环境效应提供了依据，对于发展绿色环保型高性能聚合物阻燃复合材料非常有意义。     

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。     

氢氧化镁/红磷对硅橡胶/黏土纳米复合物阻燃性能的研究

选用甲基乙烯基硅橡胶(MVMQ)和十六烷基三甲基溴化铵(C16BrN)改性的蒙脱土(OMMT)纳米复合材料为原料,以氢氧化镁/微胶囊化红磷(MH/MRP)为阻燃剂,以气相法白炭黑为补强剂,用熔融共混法制备了无卤阻燃MVMQ纳米复合材料。笔者采用XRD表征制备的MVMQ/OMMT纳米复合物的结构,用机械性能测试研究气相法白炭黑和OMMT对MVMQ的协效补强作用,通过极限氧指数、UL94 V垂直燃烧法、环境扫描电镜(ESEM)和热重分析(TG)等分析测试手段研究其燃烧性能和热性能,结合材料宏观燃烧性能的改变,推断OMMT和MH/MRP对MVMQ的阻燃作用机理。     

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。