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。     

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。     

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。     

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。     

石墨烯环氧树脂复合材料的制备和阻燃性能的研究

合成并表征了石墨烯,然后通过溶剂法制备石墨烯/环氧树脂复合材料,研究了石墨烯对环氧树脂复合材料的热稳定性和燃烧性能的影响。热重分析数据显示,石墨烯可以显著提高环氧树脂的热稳定性。锥形量热仪测试结果表明,石墨烯降低了环氧复合材料热和烟气的释放。炭渣的扫描电镜(SEM)图揭示了石墨烯减少了环氧树脂炭层孔洞的生成,提高了炭层的致密度,从而增强了炭层的阻隔作用。     

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。     

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。     

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。     

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。     

新型膨胀型阻燃剂的合成及其在聚丙烯(PP)中的应用

以氨基三甲叉磷酸（ATMP）、尿素为原料采用热缩合法合成新型膨胀型阻燃剂一ATU。用傅里叶红外光谱及元素分析表征ATU的结构及组成。将ATU与常见碳源季戊四醇进行复配,应用于PP材料的阻燃。研究发现ATU集气源酸源于一身,对于PP阻燃效果明显,甚至好于同比例的APP。极限氧指数仪和垂直燃烧仪测试材料燃烧等级;微型燃烧量热仪（MCC）研究了材料燃烧过程中热释放情况;热重分析（TGA）和扫描电镜（SEM）分别从材料的热降解及成炭原理方面上对ATU的阻燃机理进行了研究。     

PC/硅氧烷复合材料的阻燃抑烟机理研究

聚碳酸酯(PC)作为性能优异的工程塑料被广泛用于高铁、飞机等特殊领域,但其燃烧时热释放及产烟量较大,故对其进行抑烟阻燃改性便尤为重要.通过将商用有机硅阻燃剂与抗滴落剂复配制备PC复合材料,证明在添加3 wt％ 的有机硅阻燃剂后即可使PC达到V0级,LOI上升至34.5％,热释放速率峰值下降58.86％,烟及CO2释放速...     

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。     

Effect of superfine KHCO3 and ABC powder on ignition sensitivity of PMMA dust layer

In order to evaluate the flame-retardant capacity of KHCO₃ and ABC on the ignition of PMMA dust layer accumulation on hot surfaces, the ignition time and critical heating temperature of PMMA/KHCO₃ and PMMA/ABC dust layer were experimentally investigated. The thermal stability of the mixed dust, the condensed phase products and gas phase products of the mixed dust combustion were analyzed to reveal the flame-retardant mechanism. The ignition time of 30 μm PMMA was obviously longer than that of 5 μm PMMA, and the critical heating temperature was close to that of 5 μm PMMA. KHCO₃ and ABC could greatly extend the ignition time of the PMMA dust layer and increase the critical heating temperature of the dust layer. ABC was more effective than KHCO₃. The decomposition of KHCO₃ and ABC absorbed the heat and inhibits the pyrolysis of PMMA. The HPO₃ and P₂O₅ generated by the decomposition of ABC would cover the surface of PMMA aggregates or particles and act as a physical barrier. The main light combustible gas produced by PMMA pyrolysis were CO and C₂H₄. The CO₂ generated during the decomposition of KHCO₃ could dilute the combustible gas in the ambient to inhibit the combustion of PMMA.     

新一代评估方法——锥形量热仪(CONE)法在材料阻燃研究中的应用

利用新一代评估方法———锥形量热仪法对材料阻燃机理、材料危险性等级划分、烟毒释放评价、材料燃烧性及阻燃性评价等方面的应用进行了分析讨论 ,结果表明锥形量热仪法对阻燃剂、阻燃制品的研究开发及阻燃剂在火灾中的行为研究具有重要意义。     

二氧化硅对膨胀型阻燃聚乙烯的性能影响研究

利用锥形量热仪(CONE)、裂解气相色谱仪(PyGC)、示差扫描量热仪(DSC)等先进的分析测试手段,研究了二氧化硅对膨胀型阻燃聚乙烯阻燃性能的影响、各阻燃剂之间的协同性以及阻燃机理。实验结果显示,阻燃剂的加入可延缓PE的降解过程,降低材料的热释放速率,降低基材在升温过程中的放热量,使基材具有良好的阻燃性;SiO2的适量加入可改善膨胀碳层的耐热性,当SiO2的添加量为6％时,协同阻燃效果最佳。     

Experimental investigation on extinguishing performance of a novel nanocomposite for gaseous fires

A novel nanocomposite was synthesized by incorporating three different types of flame-retardants and its extinguishing performance was tested for gaseous fires. The nanocomposite consists of the inorganic magnesium hydroxide (MH) nanoparticles as the dominant component, the nitrogen-based melamine cyanurate (MCA), and the phosphorus-based ODOPB. The wet mixing, dry mixing, and ultrasonic agitation were employed in the preparation process to enhance the homogeneity of the nanocomposite. The prepared powders were characterized using a series of analytical instruments including X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), thermal gravity analyzer (TGA), and differential scanning calorimeter (DSC). The efficiency of various samples in extinguishing gaseous fires was investigated in a lab-scale extinguishing system. The fire extinguishing tests indicated that the nanocomposite is considerably more effective in fire extinguishing than other powders in terms of extinction time and agent mass consumed. The fire extinction time of nanocomposite was 45.2% shorter than that of commercial ABC-MAP powder. Furthermore, the consumed amount of nanocomposite was 63.2% less than that of commercial powder. In addition, the order of extinguishing mass concentrations was as follows: the novel nanocomposite (103.7 g/m³) < MH/MCA (148.1 g/m³) < MH/ODOPB (155.6 g/m³) < MH (170.4 g/m³) < commercial ABC powder (281.5 g/m³) < MCA/ODOPB (384.1 g/m³). The fire suppression mechanisms of the nanocomposite were also discussed. It was inferred that the extinguishing mechanism of nanocomposite comprised of simultaneous chemical and physical inhibition actions involving chemical inhibition action, cooling action, and asphyxiation action. This study provides a promising attempt to gain benefits from the striking features of nanotechnology and flame-retardants in extinguishing gaseous fires.     

中空玻璃微珠/氮化硼填充硅橡胶复合材料的介电、导热和阻燃性能研究

为满足5G电子封装材料的性能需求,将一定量的改性中空玻璃微珠(f-HGM)和氮化硼(f-BN)添加进加成型液体硅橡胶中制备了低介电、高导热且阻燃的硅橡胶复合材料。测试结果表明,添加了10份f-HGM和15份f-BN的复合材料的介电常数为2.68,介电损耗为0.008 16,显著低于纯硅橡胶,热导率为0.518 W/m·K,是纯硅橡胶的2.25倍。此外,复合材料的热稳定性得到了提升,pHRR和THR分别下降了55.3%和37.7%。通过气相和凝聚相分析发现,复合材料的气相热解产物浓度大幅降低,残炭的致密性和连续性得到显著提升。