聚硅氧烷微球扩链改性聚乳酸熔体流动行为的研究

设计合成了带有甲基、巯基、环氧基、乙烯基、氨基、甲基丙烯酰氧丙基6种官能团的聚硅氧烷微球(PSQ),以2 %(质量分数,下同)的浓度与聚乳酸(PLA)熔融混合。结果表明,PSQ可以通过扩链反应有效改善PLA的熔体流动行为,其中聚环氧基硅氧烷微球(PESQ)与PLA的反应活性最高,其熔体流动速率最低,为6.0 g/10 min,相对于纯PLA的14.1 g/10 min,减小了1/2以上; PESQ改性PLA的相对分子质量提高了70.1 %;热失重5 %的热分解温度提高了8 ℃;基本可抑制PLA在加工35 min中的降解,冲击强度提高了2倍多。     

有机硅改性松香基环氧树脂的制备及阻燃性能

制备了聚甲基苯基硅氧烷（PMPS）改性松香基乙二醇二缩水甘油醚AR-EGDE。红外光谱(IR)、核磁共振（¹³C NMR）和环氧值测试结果表明有机硅成功接枝至环氧树脂。同时,将PMPS与AR-EGDE充分混合得到物理改性树脂。通过力学性能和极限氧指数测试探讨了改性方法对改性树脂力学及阻燃性能的影响：化学改性优于物理改性及未改性的AR-EGDE。热失重、炭层分析表明,PMPS改性的树脂在受热和燃烧过程中,都能形成含硅炭层,该炭层可延缓内部材料热分解,同时阻止可燃裂解气体的释放和熔滴发生,从而提高材料的耐热和阻燃性能。物理改性松香基环氧,燃烧时无法形成有效富硅炭层覆盖于底部材料,从而使其阻燃性劣于化学改性。     

焦磷酸哌嗪类阻燃剂阻燃PLA性能

为研究自制的焦磷酸哌嗪类阻燃剂（FR-1420）对聚乳酸（PLA）的阻燃效果及阻燃机理,添加不同含量的FR-1420阻燃PLA,采用垂直燃烧、极限氧指数（LOI）、热重（TG）分析、锥形量热（CCT）、扫描电子显微镜（SEM）等测试手段对复合材料的性能进行了系统分析。结果表明,FR-1420质量分数为15%时,可使PLA的LOI提高至31%,垂直燃烧测试后样条表面形成致密的膨胀炭层,阻燃等级达到V–0级;TG结果表明,无卤阻燃PLA与纯PLA的热分解过程相似,但残炭率大幅度提高;CCT结果表明,FR-1420可以有效地降低PLA的火灾危险性,当FR-1420质量分数达到15%时,热释放速率峰值和总热释放速率分别降低至123 kW/m²和22 MJ/m²,降低幅度分别为54%和50%,同时减缓了质量损失;残炭的SEM分析发现,FR-1420通过催化PLA形成封闭蜂窝状连续膨胀炭层,抑制可燃气体的挥发、隔绝氧气与热量的传递,从而达到优异的阻燃效果。     

焦磷酸哌嗪类阻燃剂阻燃PLA性能

为研究自制的焦磷酸哌嗪类阻燃剂（FR-1420）对聚乳酸（PLA）的阻燃效果及阻燃机理,添加不同含量的FR-1420阻燃PLA,采用垂直燃烧、极限氧指数（LOI）、热重（TG）分析、锥形量热（CCT）、扫描电子显微镜（SEM）等测试手段对复合材料的性能进行了系统分析。结果表明,FR-1420质量分数为15%时,可使PLA的LOI提高至31%,垂直燃烧测试后样条表面形成致密的膨胀炭层,阻燃等级达到V–0级;TG结果表明,无卤阻燃PLA与纯PLA的热分解过程相似,但残炭率大幅度提高;CCT结果表明,FR-1420可以有效地降低PLA的火灾危险性,当FR-1420质量分数达到15%时,热释放速率峰值和总热释放速率分别降低至123 kW/m²和22 MJ/m²,降低幅度分别为54%和50%,同时减缓了质量损失;残炭的SEM分析发现,FR-1420通过催化PLA形成封闭蜂窝状连续膨胀炭层,抑制可燃气体的挥发、隔绝氧气与热量的传递,从而达到优异的阻燃效果。     

有机磷/硼杂化小分子阻燃改性环氧树脂

从二苯基次膦酰氯和苯基磷酰二氯出发,分别合成了含单个苯硼酸基团和含两个苯硼酸基团的两种有机磷/硼杂化小分子（缩写为：DPC-1B和PDS-2B）。两种杂化小分子与环氧树脂有着良好的相容性并可参与环氧固化,在比较低的添加量下便有较高的机械强度和优异的阻燃性能,且保持环氧的透明度。DPC-1B和PDS-2B添加量为2%（质量）时,复合材料氧指数从25.7%分别提高到了31.8%和31.5%,热释放速率峰值分别降低了26.5%与21.8%,UL-94阻燃等级均达到了V-0级。改性环氧树脂燃烧后的残炭分析表明,炭层外部连续紧密,内部多蓬松,硼磷共同作用形成致密炭层,隔绝热质传递,从而达到阻燃效果。     

阻燃PLA复合材料的制备及其阻燃性能研究

采用熔融共混技术,将二乙基次膦酸铝（ADP）引入聚乳酸(PLA)中,制备了一系列阻燃聚乳酸复合材料(FR-PLA)。在此基础上,采用热重分析、极限氧指数、UL 94垂直燃烧、微型量热测试研究了二乙基次膦酸铝对阻燃聚乳酸复合材料热稳定性、阻燃性能以及燃烧性能的影响。结果表明,ADP可以有效提高复合材料的阻燃性能,30 %（质量分数,下同）的ADP使得PLA/ADP30通过UL 94 V-0级别,极限氧指数达到31.6 %（体积分数,下同）; ADP使得阻燃PLA复合材料的初始分解温度降低,但明显提高复合材料的成炭性; ADP使得复合材料的热释放速率峰值明显下降,PLA/ADP30热释放速率峰值为290 W/g,相对于PLA下降37.1 %,明显降低复合材料的火灾危险性。     

“三源一体”壳核型阻燃剂的制备及其在聚乳酸中的应用

以聚磷酸铵（APP）为核,壳聚糖（CS）、氯化铁和埃洛石（HNT）为壳,以水为溶剂,通过自组装的方式制备了“三源一体”壳核型阻燃剂（APP@CS@HNT和APP@CS⁃Fe@HNT,分别简写为ACH和ACFH）,并将其用于提升聚乳酸（PLA）的阻燃性能。通过扫描电子显微镜、热重分析仪等对ACH和ACFH的组成及结构进行了分析,然后对PLA的阻燃性能进行表征。结果表明,PLA/15 %ACFH（质量分数,下同）的阻燃性能优于纯PLA和PLA/15 %ACH,PLA/15 %ACFH的极限氧指数（LOI）最高,提升到29.5 %,且UL 94达到V⁃0级;相较于纯PLA,PLA/15 %ACFH的最大热释放速率（PHRR）和总热释放量（THR）分别下降了33.5 %和22.0 %,残炭量提高了12.5 %;ACFH主要发挥凝聚相阻燃效果,燃烧过程能促进PLA基体形成大量连续、致密的炭层,起到抑制氧气和热量扩散的阻隔作用。     

聚铝硅氧烷对聚碳酸酯的阻燃作用

采用水解缩合法制备了聚铝硅氧烷,用极限氧指数、热失重分析、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱研究了聚铝硅氧烷对聚碳酸酯（PC）的阻燃作用机理。结果表明,聚铝硅氧烷可明显提高PC的极限氧指数;在热降解过程中,聚铝硅氧烷可使PC的最大热降解速率降低,800 ℃残炭率显著提高,在PC中添加5 %（质量分数,下同）的聚铝硅氧烷可使PC的800 ℃残炭率提高44.1 %;在燃烧过程中,聚铝硅氧烷会迁移到PC表面,与PC的降解产物发生相互作用,促进残炭的形成,硅(Si)和铝(Al)积聚在材料表面形成富含Si、Al的绝缘炭层,抑制了材料的进一步降解,阻碍了热量和可燃性气体的传递,从而有效地改善了PC的阻燃性能。     

硅氧烷处理纳米层状硅酸盐对膨胀阻燃聚乳酸性能的影响

采用4种经过不同表面处理剂改性的有机层状硅酸盐（Clay）与膨胀型阻燃剂复配阻燃聚乳酸（PLA）。通过熔融共混的方法制备阻燃PLA纳米复合材料,并通过极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热测试和热失重分析对材料阻燃性能和热稳定性进行了研究,通过扫描电子显微镜对残炭形貌进行了分析。结果表明,加入经硅氧烷表面处理的Clay的PLA具有最好的热稳定性和阻燃性能;与不加Clay的阻燃PLA复合材料相比,极限氧指数从30.6 %提高至34.2 %,并且通过垂直燃烧UL 94 V-0级别,热释放速率峰值从283 kW/m2下降至199 kW/m2,下降幅度为30 %;残炭形貌分析结果显示,加入硅氧烷表面处理之后的Clay能够使残炭更加完整致密,从而提高了材料的阻燃性能。     

木质素与含磷阻燃剂对环氧树脂固化物阻燃性能的影响

利用不同质量比的木质素、苯酐（PA）、环氧树脂（EP）、2-（二苯基磷酰基）琥珀酸（DPPOSA）共固化制备出一系列环氧树脂固化物，采用极限氧指数测试、UL-94垂直燃烧评级测试、锥形量热仪热释放速率和总热释放量测试、空气条件下的热重分析测试和扫描电镜对环氧固化物进行测试和分析。当EP为90.0%、PA为6.5%、DPPOSA为2.0%、木质素为1.5%时制备的环氧固化物（P-12）的热稳定性能和阻燃性能得到了明显的改善。阻燃性能测试表明：其极限氧指数（LOI）达到34.6%，垂直燃烧测试通过UL-94的V-0级，热释放速率和热释放总量也有效降低；热降解测试结果表明：DPPOSA和木质素的加入可以使材料的降解时间提前，成炭能力增强；扫描电镜结果显示：添加DPPOSA和木质素的环氧固化物燃烧后形成连续、均一、紧密的炭层，进一步证明DPPOSA和木质素的加入使环氧固化物的成炭能力得到增强。     

不同取代结构的三嗪成炭剂在聚乳酸材料中燃烧性能的研究

以乙醇胺、二乙醇胺、吗啡啉为侧基分别取代三聚氯氰制备出三种不同侧链结构的三嗪成炭剂CFA-e、CFA-d、CFA-m,将其和次磷酸铝(AHP)按照质量比1∶2复配成无卤阻燃剂,通过氧指数仪、燃烧级数测定仪、锥形量热仪、热重-红外联用仪研究不同结构的三嗪成炭剂在聚乳酸(PLA)材料中的阻燃和燃烧性能,揭示结构与性能的关联。结果表明:在阻燃剂添加质量分数为20%时,CFA-e与AHP表现出更好的协效阻燃,阻燃PLA材料的极限氧指数达到29%,通过UL 94 V-0(1.6 mm),材料在凝聚相中的成炭性提高,热释放速率和总热释放量分别降低32.61%和14.23%,气相中释放出的碳氢化合物减少,显著降低材料的火灾危害性。     

PC/PPSQ复合物流变行为与阻燃性能研究

自制的梯形硅倍半氧烷(PPSQ)与聚碳酸酯(PC)通过双螺杆挤出机熔融共混制得测试样品。利用应力控制流变仪分析了PC/PPSQ复合物的流变行为;利用锥形量热仪、FTIR和应力控制流变仪分析了复合物的凝聚相结构和组成。PC/PPSQ复合物的流变测试结果显示,在角速度(ω)低于0.1 rad/s时,PC/PPSQ复合物的储能模量要远高于PC的储能模量,当PPSQ含量超过4%时,熔体表现出类固行为;复合物的损耗模量低于PC的损耗模量,同时复数黏度有所降低,且表现出切力变稀的流体行为;随着PPSQ含量的增加,复合物的复数黏度逐渐升高,当含量超过10%时,表现出近似牛顿流体;复合物燃烧性能结果表明,PPSQ的添加使得PC的热释放速率峰值从411 kW/m~2降到243 kW/m~2,热释放总量从86.5 MJ/m~2降至45.5 MJ/m~2,烟释放总量从2 149 m~2/s降至1 124 m~2/s;隔热性能结果表明,底部温度要远低于表面温度,复合物燃烧过程中形成的炭层能够显著起到隔热作用;PC/PPSQ复合物凝聚相分析结果表明,炭层外部主要由O—Si—O组成,内部主要由无机碳组成;PC/PPSQ复合物炭层强度结果表明,炭层强度较高,炭层致密均匀。     

聚乳酸/苯基次膦酸镧复合材料的制备及阻燃性能研究

采用简单方法制备了苯基次膦酸镧(LaP),并将其作为阻燃剂引入聚乳酸(PLA)中,制备了一系列PLA/LaP复合材料。采用热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、UL 94垂直燃烧、微型量热测试(MCC)等方法研究PLA/LaP复合材料的热稳定性、阻燃性能和燃烧性能。结果表明,LaP可以提高复合材料阻燃性能,30 %（质量分数,下同）的LaP使得复合材料的极限氧指数达到24.8 %,并通过UL 94 V-2级别;LaP可明显提高复合材料的热分解温度和成炭率;高添加量LaP可显著降低复合材料的热释放速率峰值（pHRR）和总热释放(THR),有效降低了复合材料的火灾危险性。     

GMA改性磷酸腺苷的制备及其对棉织物的阻燃整理

为了提高磷酸腺苷单体在棉织物上的接枝改性程度及其阻燃效果，采用甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）对一磷酸腺苷（AMP）、二磷酸腺苷（ADP）、三磷酸腺苷（ATP）进行改性，制得三种带有不饱和双键的阻燃单体AMP-m-GMA、ADP-m-GMA、ATP-m-GMA；然后通过紫外光接枝法将三种阻燃单体分别接枝到棉织物上，制备光接枝AMP-m-GMA、ADP-m-GMA和ATP-m-GMA阻燃棉织物；对三种阻燃单体进行了结构表征和热稳定性分析，并探究了三种阻燃单体光接枝阻燃棉织物的热稳定性、阻燃性能、燃烧行为和残炭结构。结果表明，三种磷酸腺苷通过GMA环氧基开环引入不饱和双键，且具有良好的热稳定性。相比于原棉织物，三种阻燃棉织物的最大热降解速率分别降低了60.0%、52.0%、60.0%，极限氧指数由16.1%分别提升到25.4%、27.4%、26.4%，织物热释放速率分别下降了15.09%、60.47%、37.82%，说明三种磷酸腺苷阻燃单体均有助于棉织物形成致密炭层，阻止热量扩散，获得良好的阻燃效果。其中，光接枝ADP-m-GMA阻燃棉织物的增重率可达22.4%，燃烧后损毁长度由30 cm缩短至14.2 cm，表现出更优异的阻燃性能。     

不同POSS对磷⁃硅协同阻燃环氧树脂性能的影响

将两种多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）分别与9,10?二氢?9?氧杂?10?磷杂菲?10?氧化物（DOPO）基有机磷阻燃剂（D?bp）复配,制备了磷?硅协同阻燃环氧树脂,并对其阻燃、热、力学和动态力学性能等进行分析。结果表明,在磷含量仅为0.25 %（质量分数,下同）时,磷?硅协同阻燃环氧树脂就能达到UL 94 V?0级;当苯基?POSS与D?bp复配时,峰值热释放速率（p?HRR）、总热释放量（THR）和平均有效燃烧热（av?EHC）为313.9 kW/m²、118.2 MJ/m²和23.1 MJ/kg,分别降低了66.6 %、41.4 %和26.9 %;环氧基?POSS与D?bp复配时,能够同时改善磷?硅协同阻燃环氧树脂的阻燃、热、力学和动态力学性能,表现出优异的综合性能。     

亚磷酸三苯酯对聚乳酸结晶性能的影响

采用偏光显微镜和差示扫描量热仪分别对亚磷酸三苯酯（TPP）扩链聚乳酸（PLA）的结晶形态和结晶过程进行表征,并采用莫至深法对PLA的结晶动力学过程进行研究。结果表明,TPP的扩链引入并没有改变PLA的结晶形态,仍然保持为球状晶体;TPP的引入大大提高了PLA的结晶能力,使其冷结晶温度（Tcc）从115.4 ℃降低到102.8 ℃,相对结晶度从30.2 %提高到34.9 %;莫至深法适合PLA结晶动力学过程的研究,TPP的引入使得PLA的F(T)值大大降低。     

通过热处理评价PLA及改性PLA的结晶性能

采用一种环氧类大分子扩链剂(聚甲基丙烯酸甲酯-co-甲基丙烯酸环氧丙酯)与聚乳酸(PLA)进行共混,考察了扩链剂用量对PLA摩尔质量的影响,以及热处理温度和时间、扩链剂用量对共混物热力学行为和结晶行为的影响。结果表明:随着扩链剂用量的增加,PLA的摩尔质量显著提高;正常降温的PLA及其共混物内部没有结晶,热处理可以使PLA及其共混物结晶,热处理温度越高,保温时间越长,结晶度越高;选择合适的条件进行热处理可以以样品的结晶程度评价不同PLA样品的结晶能力,扩链剂的引入使PLA结晶能力下降,选取相同条件进行热处理时,扩链剂含量越大,共混物结晶度越低。     

次磷酸盐⁃环四硅氧烷双基化合物复配二乙基次磷酸铝对PA6的阻燃性能研究

将次磷酸盐?环四硅氧烷双基化合物（MVC?AlPi）与二乙基次磷酸铝（AlPi）复配阻燃聚酰胺6（PA6）。目的是考察外加的富磷酸铝化合物中磷酸铝基团和环四硅氧烷基团之间的配比对PA6阻燃效率的影响。结果表明, PA6/8.8 %AlPi/2.2 %MVC?AlPi具有协同屏障效应,可使复合材料的极限氧指数（LOI）值提高到31.5 %,并通过UL 94 V?0级别。相比于纯PA6,PA6/8.8 %AlPi/2.2 %MVC?AlPi的热释放速率峰值（PHRR）降幅近50 %、总热释放量（THR）也降低了15 %,PA6/8.8 %AlPi/2.2 %MVC?AlPi的残炭率虽略低于11 %MVC?AlPi,却形成了内层坚硬,外层类陶瓷化的双层炭层结构,MVC?AlPi、AlPi与PA6的相互作用可以锁定更多P、C碎片,促进由含硅富磷残渣组成的屏障保护炭层的形成。在阻燃剂添加总量不变的情况下,通过调节各组分的比例,发挥出更好的协同阻燃效果。     

聚乳酸/苯基次膦酸铝复合材料的制备及其阻燃性能研究

采用共沉淀法制备了苯基次膦酸铝(AlP)并对其进行表征。在此基础上,通过熔融共混法制备了一系列聚乳酸/苯基次膦酸铝（PLA/AlP）复合材料,采用热重分析（TG）、极限氧指数测试（LOI）、UL 94垂直燃烧测试、微型量热测试研究AlP对复合材料热稳定性、阻燃性能、燃烧性能的影响。结果表明,AlP可以有效提高PLA/AlP复合材料的阻燃性能, 当AlP含量为30 %（质量分数,下同）时,PLA/AlP30的极限氧指数达到25.6 %,并达到UL 94 为V-0级;AlP可以提高PLA/AlP复合材料初始分解温度和成炭性; PLA/AlP复合材料的热释放速率峰值和总热释放随着AlP添加量增大呈现先增高再下降的趋势。     

环氧树脂用KH550开环改性水性聚氨酯涂料的合成及性能研究

由于环氧树脂中环氧基团的存在,在合成环氧树脂改性水性聚氨酯预聚体和后扩链过程中,会消耗部分—NCO、胺类扩链剂,对整个合成的配方设计造成影响,重现性也差。通过KH550中的伯胺先打开环氧基团,然后改性的水性聚氨酯作为大分子扩链剂接到水性聚氨酯预聚体中,成功制备了稳定的水性聚氨酯乳液。通过傅里叶变换红外光谱和接触角测量仪对树脂的结构进行了表征。研究结果表明:KH550成功打开了环氧基团,并且树脂接上了有机硅类功能性材料,使得合成的树脂接触角大大提高。