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。     

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。     

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。     

微胶囊化红磷增效氢氧化镁阻燃聚乙烯的燃烧特性

探讨了微胶囊化红磷（MRP）在氢氧化镁（MH）阻燃低密度聚乙烯（LDPE）中的阻燃增效作用,用氧指数和锥型量热计研究了MRP/MH的不同配比对其氧指数、热释放速率、发烟量等燃烧性能参数的影响。试验结果表明在LDPE/MH体系中添加适量的MRP可以有效地提高材料的氧指数,进一步降低材料的热释放速率,延长材料的着火时间,但是材料的发烟量有所增加。从热失重实验结果可以看出,在LDPE/MH体系中添加MRP不仅大大提高材料的初始分解温度,而且具有较好的成炭作用。     

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。     

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。     

基于桶式环形加热的阻燃电缆细观竖直燃烧特性研究实验平台的设计

针对阻燃电缆等难燃材料,为研究其在外界热源条件下的火灾性能与蔓延燃烧特性,研制了基于环形加热的阻燃电缆细观燃烧特性诊断实验平台。该平台主要包括三个部分,即:半封闭环形桶式加热与燃烧腔室、样品竖直固定模块和数据采集系统。实验参数的标定及典型阻燃电缆受热与燃烧实验结果表明,常规条件下无法点燃的阻燃电缆,当置于实验平台的加热炉内被加热一段时间后,底部小火源可将其点燃并呈现猛烈的燃烧与蔓延过程。该加热模块能够详细、准确地研究各种阻燃电缆在环形加热条件下的膨胀、引燃及蔓延燃烧的细观特性,而不同的加热模式有助于深入研究阻燃材料在各种热环境下的火灾特性,为阻燃材料的引燃机理及火蔓延模型研究提供了必要的研究平台。     

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。     

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。     

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。     

化学改性空心微珠阻燃热塑性聚氨酯弹性体的研究

为了提高热塑性聚氨酯弹性体的阻燃性,以四氟硼酸盐离子液体对空心微珠进行化学改性,获得新型阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料。采用锥形量热仪和烟密度测试仪测定分析新型阻燃热塑性聚氨酯弹性体复合材料的阻燃、抑烟性能;探究化学改性后的空心微珠对热塑性聚氨酯弹性体的阻燃与抑烟效果的影响,以及不同组分含量的改性空微珠对热塑性聚氨酯弹性体的阻燃抑烟性能的影响。结果表明:采用四氟硼酸盐离子液体进行化学改性的空心微珠能够明显改善热塑性聚氨酯弹性体的阻燃性能;添加以四氟硼酸盐离子液体进行化学改性的空心微珠的热塑性聚氨酯弹性体复合材料具有一定的抑烟效果,其抑烟性能虽不如添加单一空心微珠的热塑性聚氨酯弹性体复合材料,但优于纯热塑性聚氨酯弹性体材料;相比于添加单一空心微珠的热塑性聚氨酯弹性体复合材料,添加化学改性空心微珠的热塑性聚氨酯弹性体复合材料的抑烟效果下降幅度低于阻燃效果的增强幅度,改性后的复合材料阻燃抑烟总体效果强于未改性的复合材料,改性空心微珠含量越高,总体效果越好。     

Theoretical and experimental studies on the thermal decomposition of 1-butyl-3-methylimidazolium dibutyl phosphate

Ionic liquid, an organic molten salt, has efficient flame-retardant performance. Few researchers have attempted to study its flame-retardant mechanism. Moreover, thermal stability and pyrolysis products have a great impact on the flame retardancy. Therefore, this paper focused on the phosphate ionic liquid of 1-butyl-3-methylimidazolium dibutyl phosphate ([Bmim][DBP]) and analyzed its thermal decomposition products and characteristics. The major bond energies of [Bmim][DBP] were calculated using B3LYP/6–311++G(d,p)//M06–2X/6–311++G(d,p) level. The experimental results show that the pyrolysis products were as followed: alkane or alkene with a carbon chain length of 1–4; imidazole and its derivatives; esters. Furthermore, Gas chromatography-mass spectrometer and Fourier transform infrared spectrometer were utilized to measure the gaseous products and solid phase products of [Bmim][DBP], which were obtained during thermogravimetric analysis. The results of theoretical and experimental analysis were highly consistent. Finally, the possible flame-retardant mechanism of [Bmim][DBP] was proposed.     

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     

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。     

Comparing the flammability of fabrics in accordance with EN 531 and ENV 50354.

The purpose of protective clothing and other personal protective equipment (PPE) is to provide escape time, to reduce the burn injury level, and to prevent aggravation of the consequences to workers during exposure to an electric arc. In this study the flammability properties of 12 different types of flame-retardant fabrics were compared with the normally used flame spread test method (EN 532:1994) and electric arc test method (ENV 50354:2001). In the arc test at the lower testing current level of 4 kA, the requirement was passed by materials which did not pass the flame spread test. These materials contained a large amount of melting fibres, and therefore tended to shrink or melt. In order to meet the current level of 7 kA, a rather thick and heavy flame-retardant fabric is needed to pass the requirement. Lighter fabrics tended to break open in the tests. The flame retardancy of the under layer fabric is therefore important to ensure the needed protection.     

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。     

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。     

新型阻燃防护服的研发及其性能测试

本文对使用新型纤维材料研发阻燃防护服装的主要工艺,包括各层面料的选择、层次的搭配,参数的确定以及不同层次间的复合进行了分析。同时还对阻燃防护服装应该达到的国家及国际标准、在进行测试时所需要的仪器及测试方法、阻燃防护服装应达到的性能指标进行了详细介绍。     

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。