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(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。     

发展阻燃型HIPS纳米复合材料的研究

本文运用一步熔融共混法制备了含有十溴联苯醚（DBDPO）或十溴二苯乙烷（DBDPE）和C16改性蒙脱土（MMT）的高抗冲聚苯乙烯（HIPS）复合材料,并采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、UL 94垂直燃烧和锥型量热等试验手段对其燃烧性能和相态进行了表征.结果标明,DBDPO/E存在时仍可获得具有插层结构的HIPS纳米复合材料.由于十溴和蒙脱土两种体系间的良好协同效应,这些材料的阻燃性提高、燃烧后的热释放速率下降.文中对其潜在机理进行了探讨.这种协同效应可用于指导发展环保性和阻燃性兼顾的HIPS纳米复合材料.     

负载镍有机蒙脱土体系对HIPS阻燃性能影响的研究

研究主要采用离子交换、溶液浸渍、球磨等方法制备负载镍有机蒙脱土体系,并采用熔融插层法制备PLS纳米复合材料,用锥形量热仪等试验仪器对材料的燃烧性能进行测试与评价。研究结果表明:采用离子交换法制备的负载镍有机蒙脱土体系能较好的降低复合材料的热释放速率,其阻燃作用比有机蒙脱土略好。通过对HIPS/负载镍有机蒙脱土复合材料燃烧后炭层的形貌及质量损失的分析与研究,推断其阻燃机理为镍催化HIPS在燃烧过程生成的炭与有机蒙脱土的插层结构共同起到了物理屏蔽阻燃作用。     

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。     

聚碳酸酯/ABS/蒙脱土纳米复合材料的热重动力学分析

利用直接熔融插层技术制备聚碳酸酯/ABS聚合物合金/蒙脱土纳米复合材料.用热重分析法(TGA)研究了聚合物合金和纳米复合材料的热氧化降解行为.分别采用了无模式函数法(model-freemethod)和多元非线性回归法(multivariate nonlinearregression method)进行动力学评价.由此确定了整个降解过程的表观动力学参数.研究结果表明聚碳酸酯/ABS/蒙脱土纳米复合材料具有较高的热稳定性和阻燃性.两种材料的热氧化降解模型是一个两步分解过程.     

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。     

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。     

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。     

十溴二苯乙烷阻燃聚合物材料的性能评价研究

分析了十溴二苯醚(DBDPO)在环保方面受限的趋势以及十溴二苯乙烷(DBDPE)作为替代品所具有的优势。用DBDPE制得的各种阻燃材料(PP、ABS、HIPS)与DBDPO相应制得的阻燃材料进行对比分析,结果显示DBDPE制品各种参数随添加剂的变化趋势比DBDPO制品缓慢,但总体上DBDPE与DBDPO制品的性能比较接近甚至更好,DBDPE可替代DBDPO应用在阻燃材料中。     

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。     

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。     

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。     

复合改性蒙脱土去除水体中颤藻的研究

为筛选用于景观水体水华应急治理的高效除藻材料,研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚合氯化铝(PAC)复合改性蒙脱土去除颤藻的效果.以藻液浊度去除率和叶绿素a去除率表征除藻效果,通过单因素试验和正交试验确定复合改性蒙脱土去除颤藻的最佳配比、用量和操作条件.通过Zeta电位、生物显微镜和SEM形态表征分析了复合改性蒙脱土去除颤藻的机理.通过λ=420 nm处的透光率随时间的变化来反映其絮凝沉降速率的变化.结果表明,蒙脱土投加量为70 mg/L、PAC投加量为9 mg/L、CTAB投加量为0.875 mg/L、蒙脱土粒径为90 μm、pH值为8时,颤藻叶绿素a和浊度去除率分别可达到96.02％和93.9％.蒙脱土经复合改性后电荷翻转,沉降絮凝藻细胞的速率和效果增加.复合改性蒙脱土通过电荷吸附和网捕包裹作用吸附沉降藻细胞,改性剂CTAB使藻细胞失活,抑制藻絮体重新上浮.     

双(对羧苯基)苯基氧化膦阻燃改性聚酯的热解和燃烧特性实验研究

本文以双(对羧苯基)苯基氧化膦为阻燃单体,合成了阻燃共聚酯(COPET)。通过热失重分析和锥形量热分析,研究了阻燃共聚酯的热降解行为和燃烧特性,并对阻燃剂的阻燃机理进行了简单的讨论。实验结果表明,阻燃剂双(对羧苯基)苯基氧化膦是适于聚酯的较好阻燃剂,但其发烟量有待抑制。     

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.     

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。     

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。