LGFPP/IFR/SP阻燃复合材料的协同阻燃机理

以海泡石(SP)作为协效剂,研究SP与膨胀型阻燃剂(IFR)协同阻燃LGFPP复合材料的性能。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热重分析(TG)等表征LGFPP/IFR/SP复合材料的协同阻燃性能及协效机理。结果表明:随着SP协效剂用量增加,LGFPP/IFR/SP复合材料的LOI呈先增加后降低的趋势,当SP用量为1%时,复合材料的LOI为29.3%,燃烧等级达到V-0级;Ozawa法计算得到复合材料的活化能随着失重率的增大而增大;在LGFPP/IFR/SP阻燃协效体系中,海泡石主要为化学协效阻燃机理。     

无卤膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯性能研究*

利用无卤膨胀阻燃剂(IFR)阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)复合材料,研究IFR的添加量对复合材料阻燃性能、热稳定性能、燃烧性能和力学性能的影响。结果表明,加入IFR使复合材料燃烧后生成了具有阻燃作用的炭层,显著提高了复合材料的阻燃性能。随IFR添加量的增加,复合材料的极限氧指数(LOI)逐渐提高,热释放速率峰值及其平均值、总热释放速率和生烟速率逐渐降低,力学性能略有下降。当IFR质量分数为20%时,复合材料的LOI和垂直燃烧等级分别达到了24.4%和UL 94 V-0级。     

不同协效剂对膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯体系的影响

将有机蒙脱土(OMMT)与水滑石(LDH)分别作为协效剂,与膨胀型阻燃剂(IFR)协同阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP)复合材料。利用氧指数(OI)、垂直燃烧测试(UL 94)、热失重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试等手段研究了不同协效剂对LGFPP/IFR性能的影响。结果表明:OMMT与LDH均能在一定程度上提高其阻燃性能,当LDH含量为1%、OMMT含量为2%时,复合材料的阻燃性能最佳。而LGFPP/IFR/OMMT体系的阻燃性能更好,能够生成更加致密和稳定的炭层,并且表现出更好的热稳定性与力学性能。     

OMMT对LGFPP/IFR阻燃性能、燃烧性能及力学性能的影响

采用熔融共混技术制备了长玻璃纤维增强聚丙烯/膨胀阻燃剂/有机蒙脱土(LGFPP/IFR/OMMT)复合材料。利用极限氧指数(LOI)、锥形量热仪(CONE)以及万能力学试验机,表征了LGFPP/IFR/OMMT复合材料的阻燃性能、燃烧性能以及力学性能。氧指数测试结果表明,OMMT使LGFPP/IFR体系的氧指数提高。当添加2%OMMT时,LGFPP/IFR/OMMT复合材料的氧指数提高至24.2%。锥形量热仪测试结果表明,LGFPP/IFR体系的热释放速率峰值(PHRR)、烟雾生产率(THR)及引燃时间(TTI)均由于添加OMMT而大幅度降低。力学性能测试结果表明,LGFPP/IFR体系的拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击强度因OMMT的添加,分别提高了8.15%、9.04%和24%,使LGFPP/IFR体系中由于IFR引起LGFPP力学性能降低的弊端得到了明显改善。     

IFR/OMMT协同阻燃长玻纤增强聚丙烯的阻燃性能和热稳定性能研究

以膨胀阻燃剂(IFR)和有机蒙脱土(OMMT)协效阻燃剂对长玻纤增强聚丙烯复合材料(LGFPP)进行阻燃改性,研究OMMT与IFR阻燃剂的协同效应对LGFPP阻燃性能和热稳定性能的影响。采用氧指数(LOI)和热失重分析(TGA)表征LGFPP的阻燃性能和热稳定性能,并通过扫描电镜(SEM)观察燃烧后的炭层形貌。结果表明,OMMT的加入提高了LGFPP/IFR体系的阻燃性能和热稳定性能;当OMMT添加量为2%时,体系的氧指数达到24.2%,燃烧后的残炭物形成致密的硅酸盐保护层。     

PP/LGF复合材料的膨胀性阻燃与协效阻燃性能

采用膨胀型阻燃剂(IFR)及协效剂海泡石(SP)对长玻璃纤维增强聚丙烯(PP/LGF)复合材料进行阻燃,通过双螺杆挤出机制备了PP/LGF母粒,IFR母粒和SP母粒,然后将这3种母粒通过注塑机制备了PP/LGF/IFR/SP复合材料,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试、锥形量热仪、热重分析、扫描电子显微镜、力学性能测试等表征PP/LGF各阻燃复合体系的性能。结果表明,当IFR质量分数为22%时,PP/LGF/IFR阻燃复合材料的LOI为28.8%,且垂直燃烧等级达到V–0级;锥形量热仪测试结果表明加入IFR及SP后阻燃复合体系的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;SP质量分数为1%,IFR质量分数为21%的PP/LGF/IFR/SP阻燃复合材料LOI为29.6%,垂直燃烧等级达到V–0级,热释放速率峰值和总热释放量得到有效降低,热稳定性最好,且燃烧时产生致密的炭层覆盖于玻璃纤维表面,同时加入1%SP后复合材料的力学性能下降幅度相对较小。     

ZnB/IFR协效阻燃长玻纤聚丙烯

通过氧指数、垂直燃烧、热失重、锥形量热和电镜扫描研究了由Zn B和IFR组成的协效阻燃体系对长玻纤增强聚丙烯的阻燃性能和机理。结果表明:Zn B与IFR对LGFPP有协同阻燃效果,当Zn B的质量分数为2%时,阻燃效果最佳,材料的热稳定好,极限氧指数可以达到23.5%,垂直燃烧等级为UL94 V-1级;650℃的残炭量达到33.71%,相对于IFR/LGFPP复合体系提高了1.85%;总热释放速率相比较IFR/LGFPP复合体系下降了17.01%;热释放速率峰值为97.26 k W/m2。相对于IFR/LGFPP复合体系的PHHR值下降了13.61%。扫描电镜表明Zn B/IFR协效阻燃的LGPP可以形成颜色深、致密连续、孔洞直径较小且数目少的炭层。     

硅胶与膨胀型阻燃剂复配阻燃LGF/PP复合材料的性能研究

研究硅胶(SG)作为协效剂与IFR协同阻燃LGF/PP复合材料的性能。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热仪(CONE)、热重分析法(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能等测试表征LGF/PP/IFR/SG阻燃复合体系的性能。结果表明:当硅胶用量为2%时,阻燃复合材料的LOI为29.4%,且燃烧等级达到V-0级;CONE测试结果表明LGF/PP/IFR/SG阻燃复合材料的第一热释放速率峰值降低,而第二热释放速率峰消失;LGF/PP/IFR/SG阻燃复合材料具有较好的热稳定性,且产生致密均匀的炭层;并研究硅胶用量对复合材料力学性能的影响。     

三嗪成炭剂对EVA阻燃性能的影响

三嗪成炭剂(CNCH-DA)与多聚磷酸铵(APP)复配成膨胀型阻燃剂(IFR)应用于EVA的阻燃改性,采用氧指数测定仪(LOI)、垂直燃烧测定仪(UL-94)分析了EVA/IFR复合材料的阻燃性能,采用微型量热仪(MCC)分析了其燃烧行为,并采用热重分析仪(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)研究了其阻燃机理。结果表明,当APP与CNCH-DA的质量比为2∶1时,EVA/IFR复合材料的LOI值达到27. 7%,并且通过了UL-94 V-0级测试; MCC分析结果表明,添加了IFR后,EVA的燃烧性能下降; TGA分析结果表明,当添加IFR后,EVA/IFR复合材料的热降解推迟,残炭量增加;SEM分析表明,EVA/IFR在燃烧后能形成致密且蓬松的炭层,起到良好的阻燃效果,而EVA/CNCH-DA燃烧后,形成众多不致密的微球。     

自然老化对膨胀阻燃LGFPP复合材料燃烧性能的影响

通过熔融共混法制备出膨胀阻燃长玻纤增强聚丙烯(LGFPP/IFR)复合材料,利用极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧测试、锥形量热分析等表征手段研究了户外自然条件下,不同自然老化时间对LGFPP/IFR复合材料燃烧性能的影响。结果显示,在LGFPP/IFR复合材料的自然老化过程中,PP基体及IFR会发生降解,导致长时间老化后试样的燃烧性能下降,但在老化初期阻燃剂的迁移效应依然占主导地位。当老化时间为6个月时,试样的LOI达到最大值,为28.2%,其热释放速率峰值、总热释放量以及生烟速率均为最小值,表明复合体系的阻燃性能有所提高。扫描电子显微镜测试结果表明,试样燃烧后形成炭层的致密性是影响复合体系燃烧性能的关键因素。     

Synergistic Effect of Montmorillonite and Intumescent Flame Retardant on Flame Retardance Enhancement of ABS

The synergistic effects of organic montmorillonite (OMMT) and intumescent flame retardant (IFR) based on the ammonium polyphosphate (APP) and pentaerythritol (PER) on flame retardant enhancement of acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) were investigated by using the limiting oxygen index (LOI), the UL-94 (vertical flame) test, thermogravimetric analysis (TGA), x-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The LOI data and vertical flame tests show that OMMT has a synergistic flame retardant effect with IFR and the LOI value of ABS/OMMT/IFR (96/4/20) reaches 28.7%. The TGA data demonstrate that the incorporation of OMMT and IFR is very effective in enhancing the thermal stability of ABS/OMMT/IFR system at high temperature (T > 500°C). The results of XRD show that the composite of ABS/OMMT is a kind of intercalated nanocomposite and the gallery height of ABS/OMMT nanocomposite is 3.5 nm. The microstructures observed by SEM demonstrate that a suitable amount of OMMT with IFR can promote formation of compact intumescent charred layers in ABS blends.     

硅酮粉协同膨胀阻燃剂阻燃HIPS研究

通过熔融共混制备硅酮粉(GM)协同膨胀阻燃剂(IFR)阻燃的高抗冲聚苯乙烯(HIPS)复合材料,并通过红外光谱、扫描电子显微镜、热重分析、X射线衍射以及电子拉力机等对材料和残炭进行表征。结果表明:与只加入IFR相比,GM的加入能明显提升阻燃材料的力学性能,改善IFR与HIPS的相容性,有效提高HIPS的阻燃性能。当加入2%GM和33%IFR时,阻燃HIPS的极限氧指数达到31%、UL-94测试达到V-0级。     

新型膨胀型阻燃剂阻燃聚丙烯的研究

以五氧化二磷、磷酸、季戊四醇和三聚氰胺为原料,合成了一种新型的膨胀型阻燃剂（IFR）并和聚磷酸铵（APP）聚四氟乙烯（PTFE）复配对聚丙烯（PP）进行阻燃,用热重法（TG）对阻燃PP的热性能进行了研究,利用氧指数仪测定了阻燃PP的极限氧指数（LO I）值,用垂直燃烧法测试了其燃烧等级,当阻燃剂含量为24%时,LO I值为30.9%。用锥形量热仪对阻燃PP的燃烧性能进行了分析,并用扫描电镜（SEM）对阻燃聚丙烯（FR-PP）的残炭结构进行了研究,结果表明,该复配阻燃剂能够促进PP的成炭性,具有优良的阻燃PP性能。     

层状阻燃结构对PBT/IFR复合材料性能的影响

通过熔融共混和模压成型技术制备了聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)/膨胀型阻燃剂(IFR)共混和层状复合材料,其中层状复合材料为3层阻燃结构,内层为非阻燃层(纯PBT),内层外面两层为阻燃层(PBT/IFR)。通过UL94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)以及拉伸和冲击性能测试对比分析了两种复合材料的阻燃性能和力学性能。结果表明,与PBT/IFR共混复合材料相比,PBT/IFR层状复合材料的阻燃性能提高幅度更大,虽然低IFR含量下其力学性能低于共混复合材料,但随着IFR含量增加,力学性能下降幅度更小。当层状复合材料中的阻燃层/非阻燃层/阻燃层的厚度比为1.5 mm/1 mm/1.5 mm,即IFR质量分数为22.5%时,其拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度与相同IFR用量下的共混复合材料相当,而阻燃性能与IFR质量分数为30%的共混复合材料相当,其UL 94阻燃等级达到V–0级,LOI提高到24.4%。这表明,采用层状阻燃可控受限结构,可在较低的IFR用量下更好地提高PBT/IFR复合材料的阻燃性能,同时减缓了力学性能下降的幅度。     

EG与IFR复合阻燃ABS的动态燃烧性和协同效应

将可膨胀石墨(EG)与P-N型膨胀阻燃剂(IFR)复合阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂,阻燃剂添加量为20%(质量分数,下同),通过极限氧指数(LOI)仪、垂直燃烧测试(UL-94)仪、锥形量热(CONE)仪和扫描电镜(SEM)研究了EG与IFR复合阻燃ABS的协同效应。结果表明,EG/IFR质量比为1/1为最佳配比,阻燃ABS的LOI达到29%,UL-94为V-0级;EG与IFR复合阻燃ABS,表现出一定的协同作用;通过SEM观察ABS/EG/IFR试样燃烧后样品发现,EG与IFR起到协同阻燃作用。     

Nickel-Aluminum Hydrotalcite for Improving Flame Retardancy and Smoke Suppression of Intumescent Flame Retardant Polypropylene: Preparation,Synergy, and Mechanism Study

Intumescent flame retardants (IFR) are widely used in the field of flame retardant polypropylene (PP), but their flame retardant efficiency and smoke suppression properties need to be further improved. Herein, a Ni-Al LDH (layered double hydroxide) is obtained successfully by coprecipitation and microwave hydrothermal technique and used as a synergist to improve the flame-retardant and smoke-suppression properties of triazine-based IFR. The results showed that IFR/Ni-Al LDH exhibited the best synergistic effect when the IFR is replaced by 5 wt% Ni-Al LDH. 17 wt% IFR/Ni-Al LDH enabled the PP composites to achieve UL-94 V-0 rating with a high LOI of 29.8%. Besides, the introduction of Ni-Al LDH effectively decreased the heat and smoke release of the PP/IFR composites due to its catalytic charring effect. This is mainly attributed that the introduction of metal ions in Ni-Al LDH effectively improved the strength and crosslinking degree of char layer and promoted the formation of a cohesive and dense char layer. The formed high-quality char layer effectively exerted the barrier effect in condensed phase. Therefore, the PP/IFR/Ni-Al LDH composites exhibited excellent flame-retardant and smoke-suppression performance. This investigation provided a facile way to prepare environment-friendly and high-performance flame retardant PP composites with wide application prospects.     

三氧化二锑/水滑石协效阻燃ABS应用研究

为克服阻燃剂在聚合物基体中的分散性和相容性较差等问题,采用三氧化二锑(AT)粉末对水滑石(LDH)进行改性,并对改性LDH进行表征。将AT/LDH和四溴双酚A(TBBPA)掺入ABS制备复合材料,并研究不同配方对复合材料的阻燃性能和力学性能的影响。结果表明:AT的加入不改变LDH的层状结构。AT/LDH在高温下表现较好的热稳定性。改性LDH克服阻燃剂团聚的趋势。当m(AT)∶m(TBBPA)为1∶6,m(AT)∶m(LDH)为15%,ABS复合材料的极限氧指数(LOI)达到29.5%,垂直燃烧测试达到V-0级,而弯曲强度和拉伸强度与纯ABS相比分别下降36.38%和20.40%。     

新型磷-氮膨胀阻燃剂在改性聚丙烯中的应用研究

采用自制干法合成的磷-氮膨胀型阻燃剂(磷酸酯三聚氰胺盐,IFR)复配聚磷酸胺(APP)和聚四氟乙烯(PT-FE)阻燃改性聚丙烯(PP),利用极限氧指数法、垂直燃烧法分析了阻燃PP的燃烧性能,通过热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对阻燃PP的热降解过程、燃烧性能、残炭结构进行了分析,并研究了燃烧过程中复配阻燃体系对PP的阻燃机理。结果发现,IFR、APP和PTFE之间具有明显的阻燃协效作用;当阻燃剂总添加量为24%(APP为6%、IFR为17.5%、PTFE为0.5%)(质量分数)时,阻燃PP的极限氧指数达到30.1%,垂直燃烧测试达UL 94V-0级;加入阻燃剂还能提高PP的热稳定性。